Категория: Новости

Опубликовано: 17 декабря 2025

Просмотров: 78

• Спектрометры
• научные статьи
• новости сайта

01 Принцип измерения коэффициента отражения

Явления отражения можно разделить на два основных типа: зеркальное отражение и диффузное отражение. Когда свет падает на очень гладкую поверхность (например, зеркало или стекло), происходит зеркальное отражение, при котором угол отражения равен углу падения. В отличие от этого, когда свет попадает на шероховатую или матовую поверхность, происходит диффузное отражение, рассеивающее свет в разных направлениях. В повседневной жизни большинство поверхностей объектов демонстрируют сочетание обоих типов отражения. Программное обеспечение Optosky для измерений рассчитывает коэффициент отражения, используя стандартную формулу, основанную на фоновом и эталонном спектрах:

Sλ = Интенсивность спектра образца на длине волны _λ

Dλ = Интенсивность фонового спектра на длине волны _λ

Rλ = Интенсивность эталонного спектра на длине волны _λ

 

Фоновый спектр: спектр, измеренный спектрометром без активного источника света.

Эталонный спектр: спектр, полученный с помощью калиброванного стандарта диффузного отражения (белый эталон).

 

 

02 Типичная конфигурация системы

Типичная система измерения коэффициента отражения включает следующие компоненты:

• ПК с программным обеспечением для управления спектрометром
• Спектрометр
• Источник света
• Оптические волокна
• Сфера интеграции отражательной способности
• Стандарт диффузного отражения (белая доска)

 

Таблица 1: Конфигурация системы измерения коэффициента отражения

	УФ-видимый диапазон	Диапазон ближнего инфракрасного излучения
Спектрометр	АТФ2000П	АТФ8000
Источник света	ATG1020H	ATG1020H
Сфера интеграции отражательной способности	ATST150R или ATST150	ATST150R или ATST150
Диффузное отражение (доска для записей)	Отражательная доска	Отражательная доска
Оптическое волокно	УФ-волокно *2	ИК-волокно *2
Аттенюатор	(Необязательно, требуется дополнительное волокно)

 

Обзор источника света ATG1020H

Комбинированный дейтериево-галогенный источник света Optosky ATG1020H использует высокостабильную дейтериевую лампу Hamamatsu для обеспечения стабильного излучения в диапазоне 180-400 нм. В качестве галогенного компонента используется долговечная, высокостабильная лампа Osram со сроком службы до 5000 часов, работающая в паре со специально разработанным надежным драйвером постоянного тока. ATG1020H отличается длительным сроком службы, минимальным снижением интенсивности и высокой выходной мощностью, что делает его подходящим как для настольных, так и для портативных микроспектрометров. Дополнительный держатель для кювет позволяет использовать ATG1020H непосредственно для анализа пропускания и поглощения жидких образцов или фильтров.

Основные этапы работы с источником света

1. Подключите адаптер питания 12 В к источнику питания и включите главный выключатель.
2. Включите источник света и дайте ему 10 минут на прогрев для достижения стабильной яркости.
3. После подключения оптических волокон дейтериевые и галогенные лампы можно включать независимо друг от друга с помощью соответствующих выключателей.

 

 

03 Работа оборудования для измерения коэффициента отражения

Для настройки и проведения измерения коэффициента отражения выполните следующие шаги:

 

1. Подключите источник света к входному порту интегрирующей сферы, а выходной порт сферы подключите                                            к спектрометру с помощью оптических волокон.
2. Подключите спектрометр к компьютеру через USB и запустите управляющее программное обеспечение.
3. Включите источник света с помощью прилагаемого адаптера на 12 В.
4. При выключенном источнике света соберите спектр темного сигнала (без поступления света в спектрометр).
5. Включите источник света, дайте ему прогреться в течение 10 минут, поместите стандартную белую доску для измерения диффузного отражения в отверстие для образца интегрирующей сферы и соберите спектр опорного сигнала.
6. Поместите белую доску с образцом в порт для образцов и измерьте спектр его отражения.

 

 

04 Тестовых случая отражательной способности

Эталонный спектр (в воздухе/на белой доске)

Тестовые данные получены с помощью стандартной белой доски с диффузным отражением.

 

Образец для тестирования: панель с коэффициентом отражения 50%.

Тестовые данные получены с панели с коэффициентом отражения 50%.

 

Образец для тестирования: Лист

(Слева) Типичная эталонная кривая отражения для здорового листа; (Справа) Измеренные данные кривой отражения для образца листа.

Категория: Новости

Опубликовано: 25 июня 2025

Просмотров: 222

J200 CX Instrument: Революция в анализе твердых проб с технологией LIBS

Современные вызовы в области аналитической химии требуют решений, сочетающих мобильность, точность и высокую производительность. Именно таким решением стал J200 CX Instrument — инновационный элементный и изотопный анализатор нового поколения, работающий на базе технологии лазерно-индуцированной пробоотборной спектроскопии (LIBS).

Что такое J200 CX?

J200 CX Instrument — это компактный, но мощный анализатор, предназначенный для прямого анализа твердых проб без предварительной подготовки. Он сочетает в себе передовые технологии LIBS с эргономичным дизайном, что делает его идеальным выбором как для лабораторной, так и для полевой работы.

📏 Размер: всего 12″ x 12″ x 18″
⚖️ Вес: менее 50 фунтов
🧳 Портативность: легко транспортируется и быстро устанавливается в любых условиях

Преимущества, которые делают J200 CX незаменимым

🔍 1. Высокоточное элементное картирование

Устройство обеспечивает высокое пространственное разрешение при анализе поверхности образцов, позволяя выявить распределение элементов даже на микроуровне.

📊 2. Исключительная чувствительность и точность

Благодаря усовершенствованной LIBS-технологии, J200 CX способен определять даже следовые количества элементов с высокой воспроизводимостью.

🌐 3. Контролируемая среда анализа

Камера с контролируемой атмосферой дает возможность проводить анализ разнообразных образцов — от монолитных и частично разрушенных до гетерогенных материалов с переменным составом.

💰 4. Доступность без компромиссов

J200 CX сочетает доступную стоимость с уровнем аналитической производительности, сопоставимым с гораздо более дорогими лабораторными системами.

Где применяется J200 CX?

• 🔬 Материаловедение и металлургия

• 🌍 Геология и геохимия

• 🏭 Контроль качества в производстве

• ⚖️ Криминалистика и судебная экспертиза

• 🛠️ Неразрушающий контроль и диагностика

• 🌱 Экологический мониторинг в полевых условиях

Почему стоит выбрать J200 CX уже сегодня?

Если вы ищете способ ускорить и упростить элементный анализ, не теряя при этом в точности и надежности — J200 CX станет вашим универсальным помощником. Устройство позволяет проводить анализ прямо на месте — будь то лаборатория, карьер, завод или исследовательский объект в удаленной местности.

Категория: Новости

Опубликовано: 16 июля 2025

Просмотров: 194

• муфельная печь

На нашем сайте появились муфельные печи компании Henan Vulcan Furnace Industry Co., Ltd

В этом оборудовании внедрены передовые технологии, независимые исследования и разработки энергосберегающей, экологически чистой новой электрической печи, устройство имеет научную и рациональную технологию проектирования, элегантный внешний вид, передовую и разумную структуру, простоту эксплуатации, высококачественный холоднокатаный стальной корпус, прецизионная обработка с ЧПУ, роскошный, красивый двухцветный импортный эпоксидный порошок, нанесенный методом электростатического напыления, высокотемпературный, устойчивый к коррозии, долго не выцветает.

Печь обеспечивает равномерное температурное поле, температура поверхности двухслойного жаропрочного корпуса близка к комнатной, а функции нагрева и охлаждения регулируются. Печь изготовлена из импортных высокотемпературных композитных волокнистых материалов с использованием числового программного управления. Высокая температура охлаждения, коррозионная стойкость, отсутствие разрушения, отсутствие кристаллизации, отсутствие остатков, отсутствие загрязнения, длительный срок службы.

Система управления использует микрокомпьютерную технологию интеллектуальной регулировки с ПИД-регулированием, автоматическим управлением, функцией самонастройки, 50 разделами программирования, а также подготовкой различных программ нагрева, термостата, охлаждения, точностью регулирования температуры.

Категория: Новости

Опубликовано: 25 июня 2025

Просмотров: 230

Гиперспектральный анализ на разных стадиях производства цемента (каталог)

Введение. Гиперспектральная съемка (HSI) – перспективный метод непрерывного контроля качества на конвейере. Он сочетает цифровое изображение с спектроскопией, предоставляя для каждого пикселя спектральный «отпечаток» материала. В производстве цемента HSI может применяться на всех ключевых этапах – от сырья до готового цемента – для анализа химического состава, цвета, влажности, структуры и гранулометрии материалов в потоке. В отличие от точечных датчиков, гиперспектральная камера охватывает всю ширину ленты, позволяя выявлять пространственную неоднородность материала. Ниже перечислены основные задачи поточного анализа на этапах сырья, сырьевой шихты, клинкера и цемента с указанием оптимального диапазона волн, разрешающей способности, освещения, методов оценки однородности, а также практических ограничений (скорость конвейера, условия установки). В конце представлена сводная таблица с техническими параметрами системы и обоснованием для каждой задачи.

Контроль сырья (известняк, глина и др.)

• Идентификация состава и сортировка сырья:Для различения пород (известняк vs. глинистые добавки) и оценки качества сырья (например, содержания CaCO₃) оптимален диапазон VIS–SWIR (≈400–2500 нм). В видимой области фиксируются различия в цвете, связанные с содержанием железа (переходные металлы, напр. Fe³⁺, дают поглощения в VNIR), а в SWIR проявляются диагностические полосы минералов: около 2200 нм (глинистые Al–OH группы) и ≈2330 нм (полоса карбонат-ионов CO₃²⁻ в кальците). Спектральное разрешение порядка 5–10 нм необходимо для уверенного распознавания этих особенностей спектра. Пространственное разрешение ~1–5 мм/пикс позволяет различать отдельные фрагменты породы на ленте. В качестве источника света целесообразно использовать галогенные лампы накаливания, дающие непрерывный спектр от видимого до ближнего ИК. Анализ неоднородности состава проводят путем картирования спектральных «классов» по изображению: каждый пиксель классифицируется по спектральному признаку как известняк, глина и т.д., что позволяет выявить несмесившиеся участки или посторонние включения на конвейере. Практика: При строчной скорости камеры 100 линий/с и скорости конвейера 1 м/с каждое гиперспектральное изображение покрывает ~1 см движения ленты (1 м/с ÷ 100 Гц = 0,01 м) – этого достаточно для обнаружения крупных кусков, но мелкие неоднородности могут быть усреднены. Для повышения детальности либо увеличивают частоту съемки, либо снижают скорость ленты. Камера монтируется над конвейером в герметичном кожухе с оконным стеклом, прозрачным в нужном спектре (например, кварцевое стекло для VIS–SWIR); предусматривается обдув стекла воздухом для защиты от цементной пыли. Метод уже зарекомендовал себя: NIR-спектроскопия позволяет быстро и точно определять содержание CaCO₃, SiO₂, Al₂O₃ и Fe₂O₃ в сырьевых материалах, что подтверждает пригодность HSI для онлайн-анализов химсостава сырья.

• Оценка влажности исходного сырья:Для бесконтактного измерения влажности камней или шлама на ленте используется ближний ИК диапазон. Оптимален SWIR (≈1000–1900 нм), охватывающий основные полосы поглощения воды – около 1450 нм (обычно связана с первым обертоном O–H) и 1940 нм (комбинационное поглощение O–H). Спектральное разрешение ~10 нм достаточно, чтобы фиксировать изменение глубины этих широких водных полос в спектре отражения. Пространственное разрешение порядка нескольких миллиметров позволяет различать влажные и сухие зоны материала. Для подсветки в SWIR также применимы галогеновые лампы (белые LED охватывают видимый диапазон, но в SWIR требуют либо ИК-LED матрицы, либо лазер; галоген проще). Метод: Гиперспектральная камера измеряет спектр каждого участка; снижение отражательности на 1450 нм относительно соседних неселективных участков спектра указывает на присутствие влаги. По картам коэффициента поглощения воды можно оценить распределение влажности по ширине ленты и выявить сгустки сырья с повышенной влажностью. Ограничения: При высокой скорости ленты сигнал может усредняться, но влажные «пятна» обычно крупнее нескольких сантиметров, поэтому 100 линий/с достаточно для обнаружения зон сырости. Важна калибровка: абсолютное содержание влаги оценивают по градуировочным образцам, связывая глубину поглощения с % влажности. Камера влага/пыль-защищена, т.к. вода и цементная пыль могут загрязнять окно. На практике NIR-HSI уже используется для контроля высыхания цементных смесей – за счет снижения спектральной дисперсии по мере испарения воды можно в реальном времени отслеживать степень просушки.
• Анализ гранулометрии и структуры сырья:Гиперспектральная система может одновременно выполнять визуальный анализ размеров частиц на конвейере. Данные высокочувствительной камеры (в любом выбранном диапазоне, чаще VIS) используются для выделения контуров кусков и оценки их размеров. Оптимальный спектральный диапазон – видимый (для четкого изображения и цветового контраста между фоном и материалом), либо NIR при плохой видимости (например, в пыли) благодаря длинноволновому рассеянию. Спектральное разрешение здесь не критично (можно даже использовать один-два канала), а вот пространственное – важно: требуются пиксели порядка 1 мм, чтобы обнаруживать мелкие частицы ≥5 мм. Интенсивное освещение (светодиодные или галогенные прожекторы) под острым углом помогает выявить тени от частиц для 3D-оценки крупности. Методы неоднородности: размер распределения оценивается либо прямым сегментированием изображений (на основе одного из гиперспектральных каналов) с подсчетом размеров частиц, либо косвенно – по интенсивности рассеянного света. Более крупные частицы уменьшают отражательную способность порошка на коротких длинах волн из-за эффекта рассеяния (мелкие частицы выглядят светлее и более диффузно отражают свет). Таким образом, сравнение отраженности в разных спектральных диапазонах или анализ текстуры изображения позволяет делать выводы о среднем размере частиц. Практические ограничения: При 100 линиях/с и движении ленты ~1 м/с минимальный интервал между отснятыми профилями ~10 мм, поэтому для точного измерения размеров <10 мм желательна более высокая частота съемки или замедленный ход конвейера. Также следует учитывать, что при высоких концентрациях пыли точность визуальной гранулометрии падает – может потребоваться система продувки воздухом или аспирации. В реальных условиях методы оптической оценки крупности уже применяются (напр., видеоконтроль кусков клинкера), а гиперспектральная камера просто совмещает спектральный и визуальный каналы в одном устройстве.

Контроль сырьевой шихты (сырьевой муки)

• Мониторинг однородности и химического состава шихты:Гиперспектральный анализ сырьевой муки (тонкоизмельченной смеси известняка, глины, добавок) позволяет в режиме реального времени контролировать ее состав перед подачей в печь. Оптимальный спектральный диапазон – VNIR+SWIR (400–2500 нм), аналогично сырью, так как ключевые соединения те же (CaCO₃ как источник CaO, глинистые SiO₂/Al₂O₃, Fe₂O₃ от железосодержащих добавок). Высокая однородность шихты – критичный фактор; HSI дает возможность обнаружить даже мелкомасштабные отклонения: например, скопления глинистой фракции будут иметь более выраженную полосу ~2200 нм (Al–OH), а избыточно известняковые участки – более глубокое поглощение CO₃²⁻ ~2330 нм. Достаточно спектрального разрешения ~10 нм, пространственно – ~1 мм/пикс, чтобы заметить «облака» неоднородности величиной несколько сантиметров. Освещение: галогенные ИК-лампы сверху/сбоку равномерно подсвечивают движущийся поток муки. Методы анализа: собираемый гиперспектральный куб обрабатывается алгоритмами хемометрии (например, PLS-регрессия) для вычисления содержаний основных оксидов по каждому пикселю или в среднем по кадру. Пространственное распределение проверяется через карту отклонений: например, рассчитывается стандартное отклонение спектрального индекса по разным зонам ленты; низкое σ подтверждает хорошее перемешивание, высокое – сигнализирует о сегрегации. Практические аспекты: Сырьевая мука – очень мелкодисперсный материал, образующий пылевое облако. Поэтому оптика должна быть изолирована от пыли, возможно использование смотрового окна с воздушной завесой. Время отклика системы высокое: NIR-спектроскопия позволяет мгновенно оценивать концентрации CaCO₃, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, тогда как традиционные методы (например, XRF в лаборатории) требуют отбора проб и времени анализа. Таким образом, HSI на конвейере сырьевой шихты дает оперативную обратную связь для системы дозировки сырья.
• Контроль влажности сырьевой смеси:Хотя сырьевая мука обычно проходит сушку, остаточная влажность (доли процента) может влиять на формование гранул и тепловой баланс в печи. Гиперспектральная камера в SWIR диапазоне (1400–1900 нм) способна улавливать следы влаги по слабым водным полосам. При таком низком содержании воды требуется высокая чувствительность детектора и низкий шум, а спектральное разрешение ~10 нм помогает отделить сигнал воды от фона. Методика: аналогично анализу сырья – рассчитывается отношение отражений на «водном» канале (например, 1450 нм) и в контрольном участке спектра (где нет поглощений), отклонение этого отношения укажет на влажные участки. В идеале систему калибруют: сухая мука даст эталонный спектр, любое снижение отражения на 1450 нм относительно эталона означает присутствие адсорбированной воды. Практика: Небольшие колебания влажности (<<1%) трудно измерить с ходу, поэтому HSI-сигнал, скорее, используется для детектирования аномально влажных комков (например, при сбое сушки или проникновении воды). Простейший пример – выявление темных комков на фоне светлой сухой муки в видимом диапазоне. Гиперспектральный подход повышает надежность, так как учитывает именно спектральный признак воды, а не только оттенок. Установка и защита камеры – такие же, как для контроля состава; важна стабильность калибровки, чтобы температурные дрейфы детектора не имитировали сигнал влаги.
• Оценка тонкости помола (структуры) сырьевой муки:Непосредственно определить гранулометрию порошка в потоке оптическими методами сложно, но косвенные индикаторы доступны через HSI. Более мелкий помол обычно приводит к более светлому и однородному виду порошка (за счет большей общей площади рассеивающих частиц), в то время как недостаточно размолотая шихта может содержать темные крупинки. Гиперспектральная камера фиксирует эти визуальные признаки: разброс яркости пикселей на коротких волнах (например, 500–600 нм) будет выше при наличии крупных зерен, отбрасывающих тени или обладающих меньшей отражающей способностью. Таким образом, неоднородность яркости/цвета может служить показателем структуры. Кроме того, спектральный наклон кривой отражения (ratio отражения в VIS к отражению в SWIR) теоретически зависит от размера частиц: более крупные частицы сильнее рассеивают длинноволновый свет, изменяя форму спектра. Для такой оценки достаточно иметь широкополосный спектр; высокое спектральное разрешение не требуется. Практически HSI-система может дополнять лабораторный контроль удельной поверхности (Блэйн): резкое отклонение оптического «индекса крупности» послужит сигналом возможной проблемы с мельницей. Тем не менее, данная задача – второстепенная, и для точных измерений структуры обычно используются специальные приборы (лазерные дифрактометры, ситовый анализ). Гиперспектральный же метод ценен как экспресс-контроль: по визуально-спектральным признакам можно в реальном времени заметить изменения дисперсности и вовремя среагировать.

Контроль клинкера

• Оценка качества и фазового состава клинкера:После обжига цементный клинкер представляет собой смесь минералов (алит C₃S, белит C₂S, алюминат C₃A, феррит C₄AF) в виде темно-серых гранул. Гиперспектральная система, установленная на выходе печи или холодильника, может проводить оперативный анализ качества клинкера. Оптимальный спектральный диапазон — расширенный VIS–SWIR и далее в ИК: видимый спектр отражает цветовые вариации (например, перераженный клинкер часто чернее из-за обжига, а недожженный – светлее, с белесыми вкраплениями свободной извести CaO), тогда как SWIR поможет обнаружить остаточные карбонаты (полоса ~2330 нм для непрореагировавшего CaCO₃) или различать минералы по тонким особенностям отражения. Дополнительно, MWIR–LWIR (3–12 мкм) диапазон включает фундаментальные колебательные полосы силикатов и оксидов: с гиперспектральной камерой на этих длинах волн можно определять минералогический состав по эмиссионно-отражательному спектру (подобно ИК-Фурье спектроскопии). Однако MWIR/LWIR-камеры требуют охлаждаемых детекторов и спецокна (сапфир, ZnSe и т.п.), поэтому чаще применяют VNIR–SWIR как компромисс. Спектральное разрешение: ~10 нм (для VIS–SWIR) и 100 нм в LWIR достаточно для идентификации фаз по их характерным пикам/впадинам. Анализ неоднородности: Камера строит “карту” клинкера на ленте. По спектру каждого гранула можно классифицировать как нормальный либо с отклонениями: напр., зерна с непрореагировавшим известняком проявят сильное отражение на 2330 нм и аномально высокий альбедо в видимом (белые пятна свободной извести), а чрезмерно обожженные (пережженные) могут показывать измененный спектр вследствие оплавления. Также можно вычислить усредненный спектр партии клинкера и через хемометрику оценить содержание основных фаз – исследователи показали, что гиперспектральные методы способны различать синтезированные фазы цемента. Практические аспекты: Клинкер при выходе очень горячий (>100 °C), что дает сильное собственное тепловое излучение в LWIR – это можно использовать как источник сигнала для пассивной спектрометрии. На практике же чаще контролируют охлажденный клинкер: камера должна быть защищена от жара (термокожух, вынос в сторону) и пыли. Частота 100 линий/с при скорости ленты ~1 м/с обеспечит сканирование ~10 мм шага – этого достаточно, т.к. сами гранулы клинкера крупнее (10–50 мм). В результате HSI может оперативно подсветить проблемы качества: например, обнаружить повышенное содержание свободной извести или отклонения фазового состава без лабораторной задержки.
• Гранулометрический анализ клинкера:Размер зерен клинкера влияет на эффективность помола и работу холодильника, поэтому контроль крупности в потоке – актуальная задача. Гиперспектральная камера, работающая в режиме скоростной видеосъемки (например, используя только яркостный канал), способна выполнять роль системы измерения размера кусков. Оптимально использовать видимый диапазон или NIR для четкого контраста между зернами и фоном; при необходимости можно применять фильтр (например, узкополосный фильтр на определенную длину волны) для выделения силуэтов. Пространственное разрешение ~2–5 мм/пикс достаточно для типичных размеров клинкера. Метод: изображения обрабатываются алгоритмами машинного зрения – выделяются отдельные гранулы, измеряется их диаметр (или эквивалентный размер), строится распределение. Гиперспектральность здесь преимущественно дает высокое качество изображения и возможность настроить контраст на оптимальной длине волны (например, в ИК может снижаться влияние цветового шума). Неоднородность по ширине ленты оценивается как разброс размеров в разных зонах; при правильной работе дробилки распределение должно быть равномерным. Практические замечания: Частота 100 кадров/с позволяет при скорости ленты ~1 м/с получить снимки каждые ~1 см – этого достаточно, чтобы «поймать» большинство гранул целиком в одном-двух кадрах. При очень высокой загрузке ленты (слой в несколько гранул) некоторые куски могут быть частично перекрыты; в таких случаях применяют стерео-камеры или лазерные профиломеры, но при однослойном распределении простой оптический метод действенен. Система должна противостоять горячей пыли – например, использовать дистанционный объектив. В промышленности существуют реализованные решения видеогранулометрии клинкера, и HSI-камера может выполнять эту функцию, комбинируя ее с анализом состава описанным выше.
• Тепловизионный контроль клинкера:В дополнение к спектральному анализу состава, длинноволновая ИК (LWIR, 8–12 мкм) гиперспектральная камера может выполнять роль тепловизора для мониторинга температуры и охлаждения клинкера на конвейере. Такой прибор измеряет собственное инфракрасное излучение горячих гранул; по многоспектральным данным можно определять температуру точнее, чем одномерным пирометром, учитывая эмиссионную способность материала. Спектральное разрешение может быть грубым (достаточно ~50–100 нм шаг), чтобы выделить диапазоны излучения, коррелирующие с определенными температурами. Методы анализа: строится тепловая карта клинкера; анализ неоднородности выявляет, равномерно ли охлаждается материал по всей ширине и длине. Например, более горячие участки могут указывать на неполадки в холодильнике или неравномерный поток воздуха. Гиперспектральный подход способен одновременно оценивать и температуру, и возможно состав: разные минералы имеют различные спектры излучательной способности, что при известных температурах может давать информацию о составе поверхности. Практика и ограничения: Для такого контроля камера должна выдерживать взгляд на раскаленный материал – обычно применяют тепловизоры с фильтрами. HSI в LWIR пока редок в промышленности из-за сложности, но теоретически реализуем. При 100 линий/с можно получить тепловое изображение с шагом 10 мм вдоль ленты, этого достаточно, так как тепловые градиенты насыпного материала изменяются плавно. Камеру защищают ИК-прозрачным окном (например, из германия) с водяным охлаждением. Несмотря на сложности, мониторинг температуры в реальном времени важен: предотвращает попадание чрезмерно горячего клинкера на последующие транспортеры и обнаруживает сбои системы охлаждения немедленно.

Контроль готового цемента

• Мониторинг цвета и однородности цемента:Окончательный помол клинкера с добавками дает цемент – мелкий серый порошок. Цвет цемента является индикатором стабильности сырьевого состава и режима обжига: например, при повышенном содержании железа цемент темнее, а при добавке известняка – светлее. Гиперспектральная камера в VIS диапазоне может измерять цветовые координаты продукта непрерывно. Спектральное разрешение может быть умеренным (5–10 нм) – этого достаточно, чтобы охватить весь видимый спектр и точно определить оттенок (по отражению в синем, зеленом, красном диапазонах). Пространственное разрешение ~1 мм/пикс позволяет различать даже небольшие цветовые аномалии: например, коричневатые пятна от примеси окалины или светлые включения незатемненного клинкера. Метод: вычисляются средние значения отражения в диапазонах, эквивалентных стандартным цветовым каналам, либо строится индекс цветности. Неоднородность оценивается по разнице цвета между разными зонами кадра: в идеале хорошо перемешанный цемент будет иметь однородный спектр по всему сечению потока. Если же в каких-то точках спектр отличается (например, более красный оттенок из-за кирпичных примесей) – система сигнализирует о потенциальном отклонении. Практически HSI-камера может быть установлена на транспортере готового цемента (например, перед силосом или узлом упаковки) при условии наличия смотрового окна в трубе или ленте. Пыль цемента очень мелкая, поэтому требуются частые очистки или сильный воздушный поток перед объективом. Однако даже при запылении спектральный контроль цвета ценен: он дополняет лабораторные анализы, мгновенно указывая на отклонения (например, смену оттенка при переходе на другое сырье или вид топлива) еще до того, как некачественный цемент попадет к потребителю.
• Контроль крупности частиц и комков в цементе:Несмотря на то, что средний размер частиц цемента (~10–30 μm) недоступен прямому оптическому наблюдению, гиперспектральная система способна выявлять крупные частицы или агломераты (комки) в потоке. Например, при сбое помола или увлажнении могут образоваться гранулы диаметром несколько миллиметров и более – их важно вовремя обнаружить. Оптимально использовать ближний ИК (NIR) диапазон: на этих волнах цементная пыль полупрозрачна, и контраст между плотным комком и рассыпчатым порошком усиливается. Также, комки обычно чуть темнее на отражательных изображениях. Пространственное разрешение ~5–1 мм на пиксель необходимо, чтобы уверенно обнаруживать комочки диаметром ~5 мм. Метод обнаружения: на основе гиперспектральных данных можно рассчитать карту относительной плотности/прозрачности слоя: области с аномально низким отражением или специфическим спектром (например, с признаками поглощения воды) указывают на уплотнения. Проще говоря, система срабатывает, если в кадре присутствуют пятна, спектр которых отличается от типичного спектра рыхлого цемента. Влага также выявляется по увеличению полос O–H (1450 нм), что часто сопутствует образованию комьев. Практика: 100 линий/с при быстром потоке цемента (например, в падающем потоке на фасовке) могут давать размытое изображение, поэтому чаще контроль ведут на медленном движении (ленточный транспортер или вибролоток). Камера должна быть изолирована от агрессивной цементной пыли; иногда целесообразно отбор небольшой побочной струи цемента в специальный оптический канал с контролируемым освещением. Тем не менее, преимущества HSI очевидны – единовременно отслеживая спектр, система распознает не только размерные аномалии, но и природу включений: например, кусочек постороннего материала (дерево, пластик) будет иметь совсем иной спектр, что позволит его отличить от комка цемента и подать сигнал для удаления.
• Обнаружение примесей и загрязнений:Готовый цемент может быть загрязнен посторонними частицами (фрагменты упаковки, металл, органические материалы). Гиперспектральный анализ упрощает их идентификацию благодаря характерным спектральным профилям. Оптимальный диапазон зависит от типа примеси: для органики/пластика информативен SWIR (водосодержащие или углеводородные материалы имеют особенности в 1700–2300 нм), для металлических частиц – их спектр отражения плоский, но они хорошо различимы визуально на фоне серого порошка. Система может быть обучена (через библиотеку спектров) распознавать типичные примеси и алармировать при их обнаружении. Пространственное разрешение нужно мелкое (<=1 мм), чтобы не пропустить небольшие включения. Практические меры: освещение комбинированное (VIS+SWIR), чтобы охватить разные типы материалов. При интеграции такой системы на производстве важно синхронизировать сигнал тревоги с механизмом удаления/отбраковки (например, пневмосопло, отклоняющее поток материала). Гиперспектральная классификация в реальном времени требует производительной вычислительной системы, но современные решения с AI уже способны классифицировать пластики, металлы на ленте на скорости конвейера. Это находит применение в сортировке отходов и может быть адаптировано для контроля чистоты цемента.