[发明专利]一种基于太赫兹光谱的煤炭无损快速检测方法

权利要求书

1.一种基于太赫兹光谱的煤炭无损快速检测方法，其包括以下步骤：

(1)、制备煤炭标准物质样品和普通煤炭样品；

(2)、利用太赫兹时域光谱装置对煤炭标准物质样品和空样品池进行检测，获得煤炭标准物质样品的太赫兹脉冲时域波形和空样品池的太赫兹脉冲时域波形；

(3)、对煤炭标准物质样品的太赫兹脉冲时域波形和空样品池的太赫兹脉冲时域波形进行数据处理构建标准指纹谱库；

(4)、对普通煤炭样品进行检测分析，然后根据标准指纹谱库获得普通煤炭样品的种类、灰分含量和碳含量数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述样品池是由厚度为0.5mm的聚乙烯薄片制成的长度为40mm、宽度为40mm的样品池。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制备煤炭标准物质样品和普通煤炭样品的步骤为：

将煤炭标准物质或者普通煤炭经过自然干燥、破碎后用80目筛筛分，将筛分得到的粉末混匀；

将0.7g粉末在厚度为0.5mm的聚乙烯薄片制成的长度为40mm、宽度为40mm的样品池中均匀铺成厚度为0.5mm、直径为13.0mm的圆斑，然后利用聚乙烯薄膜封装，得到所述煤炭标准物质样品或者普通煤炭样品。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制备煤炭标准物质样品和普通煤炭样品的步骤为：

将煤炭标准物质或者普通煤炭经过自然干燥、破碎后用80目筛筛分，将筛分得到的粉末混匀；

将所述粉末与聚乙烯粉末按照1∶2的质量比混合得到混合粉末，然后称取150mg混合粉末，利用16-20MPa的压力下进行压片，得到厚度为1毫米、直径为13毫米的圆盘状样品，即所述煤炭标准物质样品或者普通煤炭样品。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(2)为：利用透射式太赫兹时域光谱装置对煤炭标准物质样品和空样品池进行检测，获得煤炭标准物质样品的太赫兹脉冲时域波形和空样品池的太赫兹脉冲时域波形，以空样品池的太赫兹脉冲时域波形为参考信号，以煤炭标准物质样品的太赫兹脉冲时域波形为样品信号；优选地，每个所述煤炭标准物质样品的太赫兹脉冲时域波形和所述空样品池的太赫兹脉冲时域波形均取三次测量的平均值。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其中，所述透射式太赫兹时域光谱装置在室温氮气环境下进行检测，相对湿度小于4％。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述步骤(3)为：根据参考信号和样品信号通过快速傅里叶变换得到频域值，并根据参考信号和样品信号提取煤炭标准物质样品在太赫兹波段的吸收谱，建立通过特定波段煤炭标准物质样品的吸收系数系与煤炭种类、灰质含量和碳含量的关系曲线，构成所述标准指纹谱库。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，根据参考信号和样品信号提取煤炭标准物质样品在太赫兹波段的吸收谱是指：根据基于菲涅尔公式的数据处理模型计算煤炭标准物质样品在太赫兹波段的折射率n(v)和吸收系数α(v)，建立多种煤炭标准物质样品的吸收谱。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述步骤(4)为利用太赫兹时域光谱装置对采集得到的煤炭样品进行检测，获得煤炭样品的太赫兹脉冲时域波形，通过快速傅里叶变换得到频域值，根据基于菲涅尔公式的数据处理模型计算煤炭样品在太赫兹波段的折射率n(v)和吸收系数α(v)，根据特定波段煤炭标准物质样品的吸收系数系与煤炭种类、灰质含量和碳含量的关系曲线分析得到煤炭样品的种类、灰分含量和碳含量数据。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述折射率n(v)和吸收系数α(v)是通过以下公式计算得到的：

k(v)=c2πdvln4n(v)A(1+n(v))2]]>

α(v)=4πvk(v)c]]>

其中，为样品电场和参考电场之间的相位差，d为样品厚度，v为辐射的频率，c为真空中的光速。