專利名稱：含鐵粉料中鐵分的同位素測量系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于非電量測量裝置，特別是含鐵粉料中鐵分的同位素測量系統。
含鐵粉料，例如燒結廠的精礦粉中的鐵分(精礦品位)測定，對于燒結礦等產品的質量有很重要的作用。對于沒有中和料場的燒結廠來說，測定精礦品位尤其重要，因為精礦品位是控制燒結配料的主要技術參數。
在常規燒結生產配料過程中，精礦粉含鐵量(即精礦品位)是用化學分析和物理靜態分析法來進行的，這種方法速度慢、滯后時間長，只能離線進行，因此無法實現有效的閉環控制以獲得最佳配料比。
歐洲專利EP0341094A2提出用x射線照射運輸皮帶上的物料，使被照射的粒子發光，由光電倍增管接收，再通過一套光學系統鑒別出被測物料中的物質，適用于分選出金剛石或其他發光性物質，而對于非發光性物質并不適用，而且不能進行定量分析。
英國專利GB1225012公開了一種在鐵礦石運輸過程中測量鐵礦品位的方法，將0.04～0.1MeV能級的放射性同位素241Am輻射的γ射線照射到在運輸中的鐵礦石或礦漿上，然后用一檢測器測量反射或透射強度。這里的檢測器用的是蓋革計數器、光電倍增管(閃爍計數器)及電離室等。這些探測器的分辨率和靈敏度太低，難以進行定量分析。此種測量裝置不能排除水份、密度、測量距離等相對變化所造成的對測量結果的影響，也不能排除被測物料粒度不等對測量結果的影響。由于這種測量是在很惡劣的環境條件中進行的，如何消除環境對測量結果的影響也未得到解決。
本發明的目的是用放射性同位素來測量運輸皮帶上的含鐵粉料中的鐵分的測量系統。根據被測物質為鐵原子這一特定對象，選用238Pu為放射線源。
本發明的第二個目的采用一套自動制樣機系統，使被測試樣達到標準化、規范化，并消除水份對測量結果的影響。
本發明的又一個目的是采用高分辨率、高靈敏度的探測器，對測量結果進行定量分析，并將分析結果用于生產過程控制。
本發明的再一個目的是提供一種能在惡劣環境中堅持長期運行的探測器，其性能良好，可靠性高。
本發明的最后一個目的是提供一種抗干擾能力強，測量精度高，置信度高的測量系統。
按照本發明的含鐵粉料中鐵分的測量系統，由自動制樣機系統、主機系統和數據處理系統所組成。
自動制樣機系統由依次裝在含鐵粉料運輸皮帶上側的粉料粒度探測器、平整器、可從此運輸皮帶上取料的斗式取樣器、接收斗式取樣機取出試樣的烘干輸送機及其中的螺旋推料器，在此螺旋推料器下方的振動篩及振動篩下的成形器、粗平整器、精平整器所組成。
主機系統由置于自動制樣機的精平整器下游運輸皮帶上方的同位素探測器、與此探測器依次串接的正比計數管、電壓前置放大器、主線性放大器、單道脈沖幅度分析儀、給正比計數管供電的高壓電源，給前置放大器、主線性放大器和單道脈沖幅值分析儀供電的低壓凈化電源所組成。
數據處理系統由和單道脈沖幅值分析儀相連接的接口電路、與此接口電路相接的微型機、接到微型機上的顯示器和打印機所組成。
按照本發明，在電源線路中串接一個不間斷電源，以保證系統穩定可靠地工作。
按照本發明，在前置放大器和主線性放大器之間，在單道脈沖幅值分析儀和接口電路之間都設有光電隔離器。
按照本發明，由數據處理系統得出的含鐵粉料中鐵分，經SIO異步接口發送到過程控制機進行配料控制。
按照本發明，主機系統采用大規模集成電路，各部件為標準組件，整個測量系統智能化，從而使系統結構緊湊，可靠性高，便于維護。
按照本發明，為使探測器能在多塵和溫度變化大的惡劣環境下正常工作，對探測器采取了密封和自動恒溫措施。
按照本發明的含鐵粉料中鐵分測量系統，采用238Pu作為放射源，最適合于測量含鐵量。
由于本發明的自動制樣機采用了烘干運輸機，從而消除了水份對測量結果的影響。此自動制樣機能自動制造出標準化、規范化、具有標準尺寸的試樣，確保測量精度的提高，由于采用了篩分裝置，消除了粒度變化對測量結果的影響。
由于本發明使用了帶有薄鈹窗的正比計數管和二級放大，確保系統具有高分辨率和高靈敏度。
本發明的各種技術特征及其優點可通過附圖得到進一步說明。
圖1為本發明的系統框圖。
圖2為自動制樣機系統框圖。
圖3為主機系統框圖。
圖4為數據處理系統框圖。
如圖1所示，本發明含鐵粉料中鐵分測量系統由自動制樣機系統(1)，主機系統(2)，數據處理系統(3)所組成。由自動制樣機系統自動制作作出標準化的、規范化的試樣，由主機系統對試樣進行測試，由數據處理系統對測試結果進行數據處理將處理結果送到上位機，用于過程控制(例如燒結原料配料控制)。
如圖2所示，自動制樣機系統由依次裝在含鐵粉料運輸皮帶上側的平整器(11)、粉料粒度探測器(12)、可從此運輸皮帶上取料的斗式取樣器(13)，和接收斗式取樣機取出試樣的烘干運輸機(14)及其中的螺旋推料器(15)，置于此螺旋推料器出口端下側的振動篩(16)及振動篩下側相互接續的成形器(17)、粗平整器(18)、精平整器(19)所組成。
平整器(11)將含鐵粉料運輸皮帶上的粉料整理平整，粉料粒度探測器探測粉料粒度大小，遇有超出規定粒度范圍的粉料塊時，發出指令，將斗式取料機抬起，不取料。當檢測到粉料粒度在規定范圍內時，斗式取料機正常取料。斗式取料機取出的粉料卸到烘干輸送機(14)中進行烘干，烘干到水份為1%左右時，螺旋推料機將粉料卸到振動篩(16)上，振動篩篩下的粉料落到成形器(17)上制成一定規格的試樣料帶。試樣料帶的尺寸取決于主機探測器的射線源尺寸。在本實施例中，試樣厚度≥6mm，寬度≥60mm。成形的試樣料帶經粗平整，精平整后成為規范化的試樣料帶，由傳送帶送到主機探測器下側，經探測后的試樣返回原料運輸皮帶上。自動制樣機運輸帶的運行速度為0.04m/s。
如圖3所示，主機由三部分所組成探測部分，主放部分和電源部分，包括置于自動制樣機的精平整機(19)的輸出運輸帶上方的同位素探測窗(21)、探測窗與料帶表面的相對距離保持穩定，變化小于1mm，與探測窗依次串接的正比計數管(22)、電壓前置放大器(23)構成探測部分，此探測部分用電纜連接到主線性放大器(24)，再接到單道脈沖幅度分析儀(25)。電源線路部分由給正比計數管(22)供電的高壓電源(26)和給電壓前置放大器(23)、主線性放大器(24)及單道脈沖幅值分析儀(25)供電的低壓凈化電源(26)所組成。在此電源線路中串接一個不間斷電流。
如圖4所示，數據處理系統由和單道脈沖幅值分析儀(25)連接的接口電路(31)、與此接口電路相接的微型機(32)、和微型機(32)的輸出端相接的顯示器(CRT)(33)、打印機(34)所組成。
按照本發明，探測部分裝在一個鋁合金盒內，鋁合金板的厚度≥6mm，在面向鐵粉料一側有一個和同位素探測窗(21)相匹配的滌綸紗窗口。同位素探測窗的放射源采用238Pu低能γ光子源，其形狀為環形，尺寸為外徑Φ外＝45～38mm，內徑Φ內＝32.5～22.5mm，厚度為d＝9～6mm，能級為12～30keV。前置放大器(23)的放大倍數為5～10倍。
在本實施例，取Φ外＝28mm，Φ內＝22.5mm，d＝6mm，高壓電源電壓為1960V按照本發明，主放部分的主線性放大器的放大倍數為1250～2250倍。高壓電源的輸出電壓為1600～2300V，低壓電源的額定輸出電壓分±24V、±12V和±6V三檔，電壓相對變化不大于0.1～0.2%。在實施例中，不間斷電源為ELGAR不間斷電源。
本發明實施例中的接口電路由器件74LS74和CTC串接而成，微型機采用Tp805，打印機采用80/kc。微型機計算出的平均值經SIO插口，異步發送到上位機，用于控制生產過程。
按照本發明，為了防止外界因素對測量系統產生電磁干擾，在前置放大器與主線性放大器之間，在主機單道脈沖幅值分析儀(25)與數據接口電路(31)之間設有光電隔離器(圖中未示出)。
利用本發明的含鐵粉料中鐵分的測定系統，由自動制檢機從粉料運輸皮帶上取樣、烘干并制成標準連續料帶，經238Pu低能γ光子源照射。探頭內的正比計數管作為檢測器件，在氣體檢測器特性曲線的正比區工作，取得能譜信號(電壓脈沖)。此信號的電平較低，為毫伏級。從提高信噪比和實現阻抗匹配，前置放大器將低電平信號放大5～10信，然后將此信號送到主機內。這個信號的電平仍然較低，經脈沖線性放大器(即主放大器)獲得主要增益，使電平信號達到10V以內的仍保持正比特性的合適值，供單道脈沖幅值分析儀進行幅度分析。
單道脈沖幅度分析儀從分布離散的電脈沖總和(即能譜)中，將脈沖高度處于某一特定小范圍內的所有脈沖鑒別并取出，這個量就是表征鐵元素的螢光強度的。因此，單道脈沖分析儀是進行定量分析的核心。
由單道脈沖幅度分析儀取出的脈沖信號經接口電路送到微型機Tp805，微型機定時采集輸入的測量數據，計算含鐵粉料中的鐵分(在燒結廠中，就是精礦品位)，進行實時顯示，定時打印，數據傳送及離線回歸等操作。
將本發明的系統用在某燒結廠，作為精礦品位測定系統，準確迅速地測定了精礦品位，和上位機相連接用于配料控制時，使燒結礦品位波動控制在±1%以內，從而使燒結礦一級品率提高了4%。由于燒結礦質量的提高，使高爐爐況順行，焦比降低。因此獲得顯著的經濟效益。實際使用結果證明，系統精度達到1%以內，系統的測量置信度為97%。目前已成為燒結生產自動控制系統中不可缺少的一環。
權利要求
1.一種利用同位素探測器測量運輸皮帶上的含鐵粉料中鐵分的測量系統，其特征在于此系統由如下幾部分所組成1)一個自動制樣機系統(1)，由依次裝在含鐵粉料運輸皮帶上側的平整器(11)、粉料粒度探測器(12)、可從此運輸皮帶上取料的斗式取樣器(13)，和接收該斗式取樣器(13)所取出試樣的烘干輸送機(14)及其中的螺旋推料器(15)，置于此螺旋推料器出口端下方的振動篩(16)及此振動篩下側相互接續的成形器(17)、粗平整器(18)、精平整器(19)所組成，2)一個主機系統(2)，由置于上述自動制樣機(1)的精平整機(19)的輸出運輸帶上方的同位素探測窗(21)、與探測窗依次串接的正比計數管(22)、電壓前置放大器(23)所構成的探測部分，此探測部分用電纜連接到主線性放大器(24)、再接到單道脈沖幅度分析儀(25)，電源線路由給正比計數管供電的高壓電源(26)和給電壓前置放大器(23)、主線性放大器(24)及單道脈沖幅度分析儀(25)供電的低壓凈化電源(26)所組成，3)一個數據處理系統(3)，由和所述的單道脈沖幅度分析儀(25)相連接的接口電路(31)，與此接口電路相接的微型機(32)，與此微型機輸出端相接的顯示器CRT(33)和打印機(34)所組成，4)一個串接在電源線路中的不間斷電源。
2.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵分測量系統，其特征在于所述的同位素探測窗(21)的放射源采用238Pu低能γ光子源，其形狀為環形，尺寸為外徑Φ外＝45～38mm，內徑Φ內＝32.5～22.5mm，厚度為d＝9～6mm，能級為12～30keV。
3.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵分測量系統，其特征在于所述的前置放大器(23)的放大倍數為5～10倍，主線性放大器(24)的放大倍數為1125～2250倍。
4.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵分測量系統，其特征在于所述的探測部分裝在一個鋁合金盒內，鋁合金板的厚度為≥6mm，在面向含鐵粉料一側有一個和探測窗(21)相匹配的滌綸紗窗。
5.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵分測量系統，其特征在于所述的前置放大器(23)和主線性放大器(24)之間以及在主機單道脈沖幅度分析儀(25)和接口電路(31)之間設有光電隔離器。
6.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵分測量系統，其特征在于所述的接口電路(31)由器件74LS74和CTC串接而成。
7.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵分測量系統，其特征在于所述的微型機為TP805。
8.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵分測量系統，其特征在于所述的打印機為80/kc。
9.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵分測量系統，其特征在于所述的給正比計數管(22)供電的高壓電源(26)的輸出電壓為1600～2300V。
10.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵粉測量系統，其特征在于所述的低壓電源輸出額定值分±24V、±12V和±6V三檔，電壓相對變化不大于0.1～0.2%。
11.根據權利要求1的含鐵粉料中鐵分測量系統，其特征在于所述的不間斷電源為ELGAR不間斷電源。
全文摘要
一種利用同位素探測器測量運輸皮帶上的含鐵粉料中鐵分的測量系統，有一個裝在此運輸皮帶上側的自動制樣機系統用于制作標準化規范化的試樣，一個對所制出的試樣進行探測、信號放大、單道脈沖幅度分析的主機系統及其電源系統，一個對脈沖幅度分析值進行數據處理、顯示并打印處理結果的數據處理系統。為保證測量精度和可靠性，采用了光電隔離和備用電源等措施。燒結廠實際應用過程證明系統精度為1％，置信度達到97％。
文檔編號G01N23/12GK1074040SQ9210996
公開日1993年7月7日 申請日期1992年9月30日 優先權日1992年9月30日
發明者謝向陽, 金華石, 田仁躍, 劉家玉, 張守先, 樊榮環, 王丹 申請人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司鋼鐵研究所