- 文献综述：
从全世界范围来看，煤炭是最丰富的化石燃料资源，占世界化石燃料储量的70%以上。目前煤炭约占世界一次能源消费的30%。而我国的能源结构具有“以煤为主”的基本特点。在2009年中国一次能源生产构成中，煤炭产量占能源生产结构的77.3%。而在能源消费中，煤炭消费占能源消费生产结构的70.4%[1]。在电力工业中，煤炭作为主要的能源供给，同样扮演着举足轻重的地位。
首先，我国电力工业的主力发电机组是火电。2009年火电总装机容量占全国总装机容量的 74.60%
，总发电量占全国总发电量的83.05%。而其中火电机组中97%以上的发电量都是由燃煤机组提供。其次，煤是燃煤机组的主要燃料，燃煤费用占火电厂运行成本的60%以上[2]。
对于燃煤电厂，主要的燃料就是煤。就我国的具体情况而言，由于我国的煤质特性复杂，灰分和发热量等指标随着煤种的不同有很大的差异。但是燃煤电厂往往需要接受不同来源的煤种，这就带来了煤质和锅炉之间适应性等问题。煤中的不同组分，如水分、发热量、挥发分、碱金属以及硫的含量，都会对电厂运行的经济性造成影响，而且煤种也会对煤在进入锅炉钱的运输和研磨、锅炉的安全性、以及电厂中各种热交换器和除尘器的寿命和效率等相关过程[3]。据报道，对容量为 1000MW 的火电厂来说，煤中水分每增加 1%，由于热值的变化，每年估计将损失约 100 万美元[4]。此外，燃煤电站在建造过程中，都必须针对一定的煤种进行设计，其使用的具体煤种不同，电厂锅炉和各种配套设备的设计和制造也有所不同，可见煤种和煤质也会影响电厂建造过程中的投资。总之，煤质特性会很大程度上影响到燃煤电厂的经济性和运行安全性，进而影响电厂的运行效率和优化策略。所以，通过煤质检测了解煤的元素成分和各种特性，如发热量和灰熔点等，对于提高燃煤电厂的效率，优化其运行都有很重要的意义。
煤质在线测量系统是一种从煤粉管道自动取样，将其输送至测量室，在测量室内用激光器对煤粉样品进行等离子体激发，通过光谱仪采集其等离子体发射的光谱数据，在工控机上对这些数据进行分析，得到实时的煤质特性的系统。激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，由于其自身具有高灵敏度、对样品无需预处理、可同时测量多种组分等特点,越来越广泛地引起国内外学者的研究兴趣,并且可望用于煤炭和飞灰等固体样品的元素分析[4]，为煤质分析提供了新的技术手段，国内外有关研究机构利用LIBS技术开展了对煤质元素分析的研究。
激光诱导击穿光谱分析技术相对与其它用于测量元素含量的原子光谱技术如火焰光度、微波诱导击穿光谱、电感祸合等离子体原子发射光谱、射线荧光光谱而言,激光诱导击穿光谱由于其激光本身良好的光束质量,可以使分析对象表面破坏只有微米量级,在工业中可以认为无破坏。同时,高能量强激光可以击穿任何物质使其形成等离子体状态,因此几乎可以分析元素周期表中的所有元素,不像一些传统的光谱技术,由于某些元素的激发电位高导致无法实现光谱分析。该技术配合使用多色仪对激光等离子体辐射光进行分光处理,容易实现多元素的同步测定。由于激光具有良好的单色性和稳定性,利用光纤传导,容易实现激光诱导击穿光谱远距离分析和真正的快速分析,适合于恶劣环境如高温下的现场分析检测[5]。罗文峰在其中国科学院研究员博士生论文中对LIBS系统的国内外研究现状、理论基础、激光诱导等离子特征参数的空间分布及随功率密度的变化以及LIBS的应用做了大量详尽的研究[6]，为之后的研究提供了很好的借鉴。
激光诱导击穿光谱分析的主要设备包括激发光源,样品平台,收光装置,分光、光电转换装置,光路调节辅件及光谱处理计算机等。其基本结构原理图如图一所示。测量分析时,激光器发出的强脉冲激光束聚焦后照射到测量对象上,聚焦点的测量对象电离产生高温、高密度的等离子体。等离子体发出的部分辐射光经过光纤或其它光学元件等传输引入到光谱仪设备,通过光谱仪的分光排列功能,使混合光成为按波长排列的单色光,然后经过在光谱仪出光口安装的光探测器进行光电转换和衡数转换,最后将数据信号输出利用计算机对其进行采集分析。一般还配备脉冲发生器和时间延迟发生器构成一个时序控制器,有效地控制激光脉冲发出和光信号检测之间的延迟时间,从而达到有效去除等离子体发出的连续背景光、分辨原子的特征谱线的目的。
激光器是产生激光脉冲输出的装置,通常对激光的波长并无特殊要求,只要具有相对高的能量,可以对样品完成激发、离解、等离子体化等任务即可。满足这种要求的商用激光器通常包括固态激光器如及红宝石激光器、气态激光器如和激光器及准分子激光器。
分光系统的任务就是将入射到分光仪器内的复合光通过内置的棱镜和光栅分解为按波长排列的单色光,最常用的设备是光栅光谱仪,如平面光栅、凹面光栅和中阶梯光栅光谱仪等[5]。
LIBS煤质在线监测系统的国内研究情况：
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