铁精矿在线分析软件与通信系统研究.doc

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铁精矿在线分析软件与通信系统研究,54页,44万字摘要在铁精矿的选矿生产过程中,精矿含量要求在一定范围内,否则被视为不合格产品。所以铁精矿品位的在线检测是选矿生产过程中的关键环节,及时检测出产品中铁的品位及其变化情况,并及时调整工艺参数,就可以保证铁精矿的质量,减少尾矿中产品的流失,可以提高产品合格率。到目前为止,铁精矿品位的在线分析仍然是选矿工艺中还...
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54页,44万字
摘要
在铁精矿的选矿生产过程中,精矿含量要求在一定范围内,否则被视为不合
格产品。所以铁精矿品位的在线检测是选矿生产过程中的关键环节,及时检测出
产品中铁的品位及其变化情况,并及时调整工艺参数,就可以保证铁精矿的质量,
减少尾矿中产品的流失,可以提高产品合格率。到目前为止,铁精矿品位的在线
分析仍然是选矿工艺中还未解决的技术难题。
在铁精矿在线品位测量方法中,主要有丫透射法和x荧光方法。采用丫透射法
进行铁矿浆品位在线测量,需要在被测浆液厚度固定,而工厂的矿浆厚度是不可
能恒定的。所以在铁精矿品位测量时,X荧光方法应用更为广泛。
本文所研究设计的铁精矿在线分析系统是利用X荧光分析技术对工厂生产
的铁精矿元素含量进行在线检测,采用CAN总线通信技术进行远程通信和根据面
向对象编程思想采用Qt实现计算机解谱软件设计的在线分析系统。系统由能量色
散X荧光仪、皮带式测控传输系统、CAN总线通信系统、CAN转USB接口卡及计
算机及其解谱软件组成。采用皮带测控系统,实现铁精矿的采样、制样以及送样
等,将矿石通过球磨机制成极细的矿粉,将粉末压成圆形样品,通过传送带,将
样品送到X荧光测量处,由能量色散X荧光仪进行测量。整个过程只需要三分钟
左右,满足生产要求,并且有效的避免了粒度对铁精矿测量的影响。
在X荧光解谱分析方面,本文通过X荧光实测谱是由所含元素的各单元素谱
按比例组成的这一思想,采用了多元线性回归分析方法求取各比例系数,得到分
解谱。然后对分解谱进行峰面积计算。在谱分析中,采用了滤噪声谱光滑技术,
频域滤本底技术和对称零面积寻峰技术。在工作曲线确定方面,根据铁精矿在线
测量的影响因素,铁对钦的特征X射线的吸收作用,以及铁精矿中的水对原级X
射线的散射造成对待测元素计数率的影响,采用多元线性回归分析法,对铁精矿
含量计算给予修正,提高了测量准确度。
在远程数据通信方面,本文采用了抗干扰性好,传输距离远的控制局域网
(ControlAreaNetwork)进行通信。本文通过对CAN总线协议原理的理解与分析,
采用独立CAN控制器SJAIO00、高性能单片机Atmega64以及并转USB芯片
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FT245BM,设计出CAN转USB接口卡。在本文中详细阐述了CAN一USB接口卡的
CAN通信模块及USB模块等硬件电路设计与分析。在接口卡的CAN通信程序方
面,本文详细讲解了 sJA1000初始化及程序流程。该接口卡与计算机上的
USB一CAN通信软件一起,组成了CAN总线通信系统。该系统实现了计算机与CAN
节点的双向通信。
在解谱软件编写方面,本文在Linux操作系统下采用 QtDesigner开发软件进
行设计。在软件设计中,采用多线程设计的思想,将程序划分为两个线程,数据
采集线程和谱数据显示及处理线程。后者包括谱数据显示模块、参数设置模块、
解谱模块和CAN转USB通信模块。谱显示模块负责显示X荧光谱能谱图以及实现
解谱软件的中光标的左右移动及缩放等常用功能;参数设置模块负责接收用户对
解谱及x荧光测量的设置要求。本文对每个模块设计进行了讲解,也对Qt界面设
计、Qt中多线程编程以及Limix串口编程通信方式做了详细讲解,并且设计出具
有友好操作界面、操作便捷以及功能较完备的解谱软件。在USB一CAN通信软件
的设计中,根据对CAN总线帧的分析,设计出CAN总线协议分析软件,实现了
从CAN总线数据帧中提取所需数据。
本文的研究是对在线X荧光测量的一项补充,将在线X荧光测量中引入CAN
总线通信系统以及Linux下的Qt软件设计,并设计出自动解谱测量软件,将促进
在线分析系统的发展。试验表明,本方法测定铁精矿中TFe、Ti02含量的平均相
对误差分别1.39%和0.09%,铁的最大相对误差为2.17%,钦的最大相对误差为
0.09%,符合测量需要。
关键词:x荧光技术CAN总线Qt编程
Abstraet
Theresearchinsoft研 7areandcommunieationsystemofiron
oreconcentratesonlineanalysis
Introductionoftheauthor:M厄 ngDonghua,female, wasborninOctober, 1982
whosetutorwasProfessorFangfang.ShegraduatedfromChengduUniversityof
TeehnologyinMeasuringtechnologyandInstrumenimajorandwasgrantedthe
MasterDegreeinJune,2008.
AbstraCt
IntheProcessofIronoreeoncentratesseleetingandProduction, itsconteni
mustinaeertainrange, oritwillnotbequalified.50theeontentmeasuxing15akey
stePinProduetProcess, detectthequalityintime, andadjusttheoPeration, itean
assurethequality, decreasethe1055ofProduetingangue, andadvancetheeligibility
rate.Byfar, theonlineanalysisofironoreeoncentrate’ 5qualityinProduetion15still
aProblem.
Themainonlinemeasuringtechniqueofironoreconcentrates15Gamma
transmissionandX一 raytechniques.TheGammatransmissionneedthedePthof
serumtobeeonstant, butitisn, t.50theX一 rayteehnique15widelyused.
ThispaPerstudiedtheoulineeonienimeasuringsystemofironoreconeentrates,
anddesignedaonlinemeasUlingsystemwithX一 rayconienimeasuringteehnology,
CANbusremotecornmunieationteehnology, andProgrammedasPectrumanalysis
softwareobjeetorientedwithQtdesignerdeveloPmentsoftware.It15eomPosedof
EDX即 (EnergyDisPerseX一 rayfluoreseence), themeasuringandeonirolsystem
withassemblyline, CANbusremotecofnmunicationsystem, CANtoUSBinterface
cardandaXraysPeetrumanalysissoftwareonthecomPuter.Themeasuringand
controlsystemwithassemblylinetosamPletheironore, makeaPieceofSamPle
andtransPortittotheEDXRF.ThewholeProcesseomPletedabouttlireeminutes,
meettheneedinProduction, andavoidtheaffeetofgranularitytoqualityofironore
mCasllrlflg·
IntheX一 raysPectrumanalysis, aecordingtotheX一ray, 5sPeetrum15eomPosed
ofeachelemenis,singleX一 raysPectrumbyProPortion, andmultivariatelinear
analysis15usedtofindtheProPortioncoefficieni, findeaehelement, 5analysis
sPeetrum.AndstarttoealculatethePeakarealater.ThloughthestudyofX一ray
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sPeetrumanalysis, afiltertofilternoise, andafiltertofilterthebaekgroundin
frequencyareaandsymmetriealzeroareamethodsareused.Beeauseironhasa
absotheffeettotheXrayoftitanium, andwaterintheironoreconcentratesmakes
disPersionwhichmakesaffecttothecoUntrate, themultivariatelinearanalysis15
usedtofindtheworkfunction, andmadegoodeffectinfact, andimProvedthe
measuringresolution.
TheCAN(ControlAreaNetwork)bus15usedintheremotecommunicationin
thisdesign, whlchhashighinterferenceimLm画t又 longtransmitdistance.Aecording
tocomPrehendandanalysisoftheProtocolofCANbus, aCANtoUSBinierface
card15designed, andastandaloneCANcontrollerSJA1000, ahighPerformance
MCUAtmega64andaUSBtoParallelchiPFT245BM15used.ThisPaPerelaborates
thedesignofhardwareeircuitssuchasCANeommunieationmodule, USBmodule
and50on.InProgranuningofCANeommunieation, thestartuPofSJA1000andthe
Programflow15deseribedindetail.TheinierfaeecardineomPanywithUSBto
CANeornlnunieationsoftwareinthePCconstilulesCANbuseonlnlunication
system.ItimPlemenistheiniercotnmunieationbetweeneomPutersandCANnodes.
TheonlineanalysissPeet~software15develoPedwithQtDesignerinLinux
05.IntheProgramdesign, multithreadingteelmology15used, theProgr盯 115
dividedintodataacquisitionthreadandsPectrumdisPlayandProcessthread.rThe
latereomPrisessPeetrumdisPlaymodule, Parametersettingmodule,sPectl.um
analysismoduleandUSBtoCANmodule.Everymodule15elaborated, andQt
inierfaeedesign, multithreadingProgrammingandLinuxserialPortcommunieation
areelaboratedalso.TheanalysissPeetrumsoftwaremakesafriendlyinierfaee,
oPeratesconvenientlyandmultifunetional.IntheUSBtoCANsoftwaredesign,
aecordingtoCANbusframeformat, aCANbusProtoeolsoftware15designed,and
itcanacquirethedatafromdataframeexactly.
ThedesignwithCANbusremotecommunication, LinuXQtProgrammingand
sPectru们 nsoftwarewithautomaticanalysis, 15asuPPlementtotheonlineX一ray
measuring, andaPromotiontotheonlineanalyticsystem.ExPerimentindieatesthat,
theaveragerelativequalityerrorofTFe151.39%, andTIOZ150.09%, themost
relativeerrorofTFe152.17%,andTiiso.09%,meetstheneedofmeasuring.
Keywords:X一 rayteehnologyCANbusQtProgranuning
IV
目录
目录
摘要..................……,.............................................................................................……I
AbstraCt................................................................................................................……IH
目录..............................................................................................................……,..…V
第1章引言.......................................................................................................……1
1.1选题依据及研究的意义...........................................................................……1
1.2铁精矿测量技术现状及发展前景...........................................................……1
1.3铁精矿在线测量系统远程通信现状及发展前景...................................……2
1.4研究内容...................................................................................................……3
第2章CAN总线协议原理....……,...............……,..……,.....……,……,.…,..…,,.,...……,,.,4
2.1CAN总线的优势.......................................................................................……4
2.1.1CAN与串行通讯RS一485................................................................……4
2.1.2调制解调(MODEM).......................................................................……6
2.1.3无线通讯.........................................................................................……6
2.2CAN的分层结构.......................................................................................……6
2.3CAN的帧类型...........................................................................................……7
2.4错误类型与界定.......................................................................................……8
2.5CAN总线同步机制...................................................................................……9
第3章CAN一USB通信系统研究.......……,.........................................................……12
3.1铁精矿在线分析系统硬件结构.............................................................……12
3.2CAN一USB接口卡设计......................……,...............................................……12
3.3硬件设计..........................................................................……,................……13
3.3.1芯片介绍.......................................................................................……13
3.3.2电源模块设计...............................................................................……14
3.3.3USB模块硬件电路设计...............................................................……14
3.3.4CAN通信模块设计.......................................................................……巧
3.4接口卡软件设计.....................................................................................……16
第4章X荧光谱数据处理................................................................……,..........……19
4.1铁精矿X荧光解谱方法....................……,............................……,..........……19
4.2数字滤波谱光滑方法.............................................................................……20
4.3频域滤本底方法.....................................................................................……22
4.4对称零面积法寻峰原理.........................................................................……23
4.5计算峰位.................................................................................................……24
4.6水分对铁精矿测量的影响及解决方法................................……,..........……25
4.7工作曲线确定.........................................................................................……25

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第5章在线谱分析软件设计..............................................................................……27
5.1软件功能介绍.....................................................................................……,…27
5.2软件开发环境.........................................................................................……27
5.3软件设计方案.........................................................................................……28
5.3.1USB一CAN通信模块设计方案及工作原理..................................……29
5.3.1Linux下USB驱动程序设计........................................................……31
5.3.2数据采集线程...............................................................................……33
5.3.3图形用户接口模块设计...............................................................……34
5.3.4参数设置模块设计.......................................................................……38
5.3.5自动解谱程序设计.......................................................................……39
5.3.6报警系统.......................................................................................……40
第6章应用效果.................................................................................................……41
6.1CAN通信功能检测.................................................................................……41
6.2铁精矿含量测量解谱运用效果.............................................................……41
结论..................................................................................................................……,二43
致谢.,.,.,......……,....……,.……,.,.…,....……,……,二,.…,.,…,…,.…,..........……,...……,..……44
参考文献...............................................................................................................……45
参考文献
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