第1章緒論



1.1礦物加工測試技術的研究對像/001



1.2礦物加工測試技術的發展概況/001



1.3礦物加工過程的測試內容/003



思考題與習題/003



第2章測試技術基本知識



2.1測量的基本概念/004



2.1.1測量/004



2.1.2測量方法/005



2.1.3測試繫統/005



2.2測量數據的處理/006



2.2.1測量誤差/006



2.2.2隨機誤差的統計處理/008



2.2.3繫統誤差的處理方法/011



2.2.4粗大誤差的處理方法/013



2.2.5測量數據的MATLAB處理/014



2.3傳感器基礎 /019



2.3.1傳感器的分類及組成/019



2.3.2傳感器的基本特性及性能/020



2.3.3傳感器的選型/021



2.4測試繫統特性/022



2.4.1 測試繫統靜態特性/022



2.4.2測試繫統動態特性/023



思考題與習題/024



第3章礦物加工過程主要參數檢測



3.1礦漿、水流量檢測/025



3.1.1測試基本原理/025



3.1.2測試儀器及測試繫統/027



3.1.3應用實例/029



3.2固體物料流量檢測/029



3.2.1測試基本原理/029



3.2.2測試儀器及測試繫統/033



3.3溫度檢測/035



3.3.1概述/035



3.3.2接觸式測溫技術/037



3.3.3非接觸式測溫技術/046



3.3.4其他溫度檢測儀表/055



3.4壓力檢測/055



3.4.1概述/055



3.4.2壓力變送器/056



3.4.3差壓力變送器/059



3.5物位檢測/060



3.5.1概述/060



3.5.2差壓式液位計/061



3.5.3超聲波物位計/065



3.5.4雷達物位計/070



3.5.5激光物位計/072



3.5.6雙目立體視覺測距技術/074



3.5.7其他類型液位傳感器/076



3.6成分檢測/077



3.6.1概述/077



3.6.2pH檢測儀/077



3.6.3水分檢測儀/078



3.6.4品位分析儀/079



3.7密度(濃度)檢測/079



3.7.1概述/079



3.7.2電導式密度計/080



3.7.3重浮子式密度計/080



3.7.4核子密度計/081



3.8粒度檢測/081



3.8.1概述/082



3.8.2激光粒度儀/089



3.8.3超聲波粒度儀/095



3.8.4多流道浮選礦漿濃度粒度分析儀/101



3.9其他檢測/103



3.9.1黏度檢測/103



3.9.2濕度檢測/104



3.9.3磁性檢測/105



3.9.4電選參數檢測/106



3.9.5氰離子濃度檢測/107



思考題與習題/108



第4章虛擬儀器及軟測量技術



4.1概述/110



4.2虛擬儀器的構建方法/110



4.2.1虛擬儀器的概念/110



4.2.2VI的構成/111



4.2.3VI的應用/113



4.2.4LabVIEW簡介/114



4.2.5LabVIEW在虛擬測試繫統應用案例/116



4.3信號的實時數據采集及控制信號輸出/118



4.4軟測量技術/121



思考題與習題/122



第5章數據自動采集技術



5.1模擬信號的數據采集/123



5.1.1數據采集方式/123



5.1.2A/D模塊性能指標/123



5.1.3電流/電壓信號的轉換/124



5.1.4模擬信號與數字量的關繫/125



5.2常用通信協議/125



5.2.1RS-232C協議/125



5.2.2RS-422協議/126



5.2.3RS-485協議/126



5.2.4HART協議/127



5.2.5USB協議/128



5.2.6工業以太網/128



5.3數據自動采集繫統的配置/129



5.3.1數據采集繫統的基本硬件配置/129



5.3.2數據采集繫統軟件選擇/130



5.3.3數據采集繫統的結構/134



5.4數據采集繫統常用組態軟件/136



5.4.1組態軟件概述/136



5.4.2國內外主要組態軟件/137



5.4.3組態王軟件簡介/137



5.5基於組態王軟件的計算機數據采集繫統/140



5.5.1數據采集繫統的開發步驟/140



5.5.2創建一個工程/140



5.5.3定義外部設備和數據變量/141



5.6創建組態畫面/146



5.6.1畫面設計/146



5.6.2動畫連接/148



5.6.3命令語言/150



5.6.4畫面的切換/151



5.6.5運行繫統設置/152



5.7趨勢曲線/152



5.7.1實時趨勢曲線/152



5.7.2歷史趨勢曲線/153



5.8控件/155



5.8.1組態王內置控件/156



5.8.2Active X控件/157



5.9報表繫統/158



5.9.1創建報表/158



5.9.2報表函數/159



5.10組態王的歷史數據庫/160



5.10.1組態王歷史數據庫概述/160



5.10.2組態王變量的歷史記錄屬性/161



5.10.3歷史記錄存儲及文件的格式/162



5.10.4歷史數據的查詢、備份和合並/163



5.11組態王與應用程序的數據交換/164



5.11.1動態數據交換/164



5.11.2組態王與OPC數據交換/169



思考題與習題/172



第6章礦物加工過程自動檢測案例



6.1觸摸屏PLC一體機及其應用/173



6.1.1概述/173



6.1.2優控觸摸屏PLC一體機的主要型號/174



6.1.3觸摸屏PLC一體機軟件繫統構成/174



6.1.4優控組態軟件開發界面簡介/176



6.1.5監控繫統軟件開發步驟/177



6.1.6觸摸屏PLC一體機在水力旋流器監測的應用/179



6.2磨礦機負荷檢測/182



6.2.1概述/182



6.2.2磨音檢測法/184



6.2.3電流檢測法/187



6.2.4有功功率檢測法/189



6.3浮選機礦漿液位檢測/190



6.3.1基於雷達物位計的浮選機礦漿液位檢測/190



6.3.2基於超聲波物位計的浮選機礦漿液位檢測/191



6.4多流道X熒光在流品位分析繫統/193



6.4.1多流道礦漿品位檢測方法/193



6.4.2多流道X熒光在流品位分析繫統的應用/193



6.5浮選藥液流量的測控/194



6.5.1概述/194



6.5.2加藥控制原理/195



6.5.3測控參數的確定/195



6.5.4控制繫統的硬件配置/195



6.5.5控制繫統上位軟件開發/196



6.5.6加藥控制繫統監控畫面/199



6.6浮選作業監控繫統/199



6.6.1概述/199



6.6.2現場儀表配置/200



6.6.3檢測與執行儀表選型/200



6.6.4主機配置及繫統結構/208



6.6.5浮選作業監控繫統的設計開發/209



6.7四通道礦漿濃度粒度機電一體化檢測/214



6.7.1概述/214



6.7.2繫統總體設計及儀器選型/215



6.7.3檢測原理及步驟/222



6.7.4檢測裝置的自動控制設計/222



思考題與習題/227



附錄常見熱電阻分度表



參考文獻

礦物加工工程專業是實踐性非常強的工科專業，國家*大力提倡應用型人纔培養，各高校積極開展卓越工程師培養計劃、專業綜合改革等本科教學工程建設，在此背景下，化學工業出版社會同貴州大學、武漢理工大學、華北理工大學、武漢科技大學、武漢工程大學、東北大學、昆明理工大學的專家教授，規劃出版一套“應用型本科規劃教材”。



隨著科學技術的飛速發展以及數學、物理學、電子學及計算機科學與技術等學科向分析測試技術領域的全面滲透，礦物加工測試技術的面貌大為改觀。礦物加工設備不斷趨於大型化、自動化和智能化，礦物加工測試技術也融入了現代信息技術、大數據及其處理技術、現代檢測控制技術、遠程檢測控制技術以及虛擬儀器和軟測量技術，使檢測在快速性、準確性和穩定性上都得到了重大突破。如今，機器視覺與圖像識別/處理、選礦過程模擬與選礦自動化、選礦藥劑的計算機輔助設計、專用機器人等技術的開發及運用使傳統的礦物加工技術正實現大跨越。礦物加工固有的基因特性、現有科學技術和大數據的快速發展使基因礦物加工工程的發展成為可能。基於智能建模的虛擬選礦廠成為選礦工藝研究和控制的優化手段，基於人工智能技術的選礦工藝開發、藥劑研制、選礦廠設計、設備和流程診斷維護（“超級專家”或“超級助理”）出現，人工智能技術與選礦廠PCS、MES和ERP繫統深度融合，實現統籌兼顧上下遊，具有協同優化能力的選礦廠智能優化控制，實現覆蓋“人-機-料-法環控”的全廠運營管理智能化。測試技術已經在礦物加工生產中起到了十分重要的作用，成為了礦物加工生產過程中的主要支柱。



礦物加工工程學科面臨著富礦、易選礦資源耗盡的嚴酷現實挑戰，共生關繫復雜、嵌布粒度細微的礦產資源的開發利用提到了議事日程，學科結構也在發生巨大的調整和變化。礦物加工的對像已從天然礦產資源綜合利用擴展到二次資源的回收及利用。各種固體廢棄物，例如尾礦、爐渣、粉煤灰、金屬廢料、電器廢料、塑料垃圾、生活垃圾等都成了加工對像，經過加工又轉化為有用的資源。超細粉碎及分級獲得越來越多的應用；界面分選方法成為微細顆粒分選的主要手段；壓濾及離心力場在超細顆粒的固液分離中發揮著重要的作用；各種成型、包裝工藝也變得越來越重要。因此，礦物加工測試技術的內容和任務也發生了很大變化。



現代礦物加工過作業，包括粉碎、分級、超細顆粒制備、物理分選（重選、磁電選、光電選、放射選等）、浮選及其他界面分選、化學處理及生物提取、固液分離（沉降、過濾、干燥）、成型及造粒、氣固分離-收塵、物料儲運等，與冶金工程、化學工程、環境工程、無機材料工程及顆粒技術等學科相比較，具有很強的通用性，作業是相同的。礦物加工與冶金、化工、無機材料、環境工程及顆粒技術這些工程學科領域都有著密不可分的共生關繫。特別是顆粒的各種機械加工及作業，幾乎成為溝通這些工程技術學科領域的共同組成要素。在歐洲往往把這些通用的物理作業統稱為機械加工技術或過程加工技術。在化學工程中機械加工技術與分離技術並列，幾乎包括了除化學反應工程外的全部作業。在礦物加工工程中礦粒的機械加工技術與礦粒的分選技術並列，覆蓋了幾乎作業。因此，從現代學科體繫看，可以認為礦物加工工程是由分選富集技術、機械加工技術、過程控制技術三大板塊所構成的。因此，在進行礦物加作業中，測試技術已必不可少。



本書在編寫過程中，將礦物加工過程中工業過程實際應用與當前先進檢測技術相結合，著重介紹測試技術的基本知識、礦物加工過程的主要參數檢測、虛擬儀器及軟測量技術、數據自動采集技術以及礦物加工過程計算機自動檢測案例。為了使讀者能夠對生產過程中所需要的測試內容更好地了解和掌握，本書注重理論知識與實踐技能相結合，從繫統性角度出發，全面而又有重點地對礦物加工過程中的測試參數進行介紹。為考核學習質量，各章均配有思考題與習題。



本書分為6章，第1章為緒論，主要介紹礦物加工測試技術的研究現狀及發展概況；第2章主要介紹測試技術的基本概念，包括測量數據處理、傳感器的基本知識和測試繫統的特性；第3章結合礦物加工過程控制參數的特點，介紹了流量、溫度、壓力、物位、成分、密度、粒度及其他參數的檢測原理、方法及選型應用；第4章主要介紹虛擬儀器和軟測量技術的相關測試和應用方法；第5章主要介紹測試技術如何與計算機檢測相結合的數據自動采集技術；第6章根據近年在礦物加工測試過程中的工程應用，介紹礦物加工過程自動檢測技術的綜合應用案例，便於讀者鞏固本書的知識。



全書由李龍江、黃宋魏、成獎國和謝飛共同編寫，其中前言、第1章、第4章由李龍江編寫，第2章、第3章由李龍江、成獎國和謝飛共同編寫，第5章與第6章由黃宋魏和李龍江共同編寫，全書由李龍江、黃宋魏校對、審核。貴州大學的張覃教授在全書編寫過程中給予了很多的指導和支持，在此表示衷心的感謝。



本書內容豐富翔實，突出了以實例為中心的特點，適於高等院校礦物加工工程專業的本科生和研究生教學用書，也可供相近專業的大專等高職類教學選用，還可作為冶金、建材、煤炭、化工和地質等部門從事礦物加工科研、設計、生產的工程技術人員的參考書。本書設計教學學時為36～72學時，可以根據各自專業的特點及專業培養目標選取相應章節。



本書在編寫中具有以下特點：



● 專業性



全書以礦物加工過程測試內容為主，力求讀者通過本書的學習能較好地掌握礦物加工過程中所需要的測試技術，並對測試方法和數據處理技術能有較全面的理解和實際應用。



● 創新性



全書不僅包括常見的礦物加工過程中所需要的測試技術，同時融入了較多工程實際案例，並且參考了大量的文獻，能夠把握測試過程的前沿方向。



● 全面性



內容涉及礦物加工測試技術、傳感器、測試方法、計算機測試技術、數據處理技術等。



由於編寫時間倉促，編者水平有限，不足之處在所難免，歡迎廣大讀者和同行批評指正。如果讀者在學習過程中發現問題或提出建議，歡迎致函指導。我們的E-mail是mnlljiang@163.com。







編著者



2017年7月