專利名稱：智能式閃爍核子秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于在線連續(xù)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種智能式閃爍核子秤。
在各行業(yè)散裝物料的輸送中，需要對(duì)物料質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)累計(jì)計(jì)量。過(guò)去，常采用壓電傳感式電子皮帶秤。隨著核科學(xué)技術(shù)的推廣應(yīng)用，近幾年出現(xiàn)了核子秤，它利用射線被物料吸收的原理進(jìn)行非接觸式測(cè)量，測(cè)量不受皮帶機(jī)狀態(tài)的影響，但以電離室為傳感器存在主要問(wèn)題是輸出信號(hào)太弱，只有10－11A，由此帶來(lái)如下問(wèn)題a.電離室結(jié)構(gòu)材料的漏電流對(duì)信號(hào)的干擾大，對(duì)材料的絕緣性能要求非常高；b.對(duì)弱電流信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)，直流放大器的零點(diǎn)漂移、噪聲等對(duì)測(cè)量的影響較大，造成儀器的漂移；c.探測(cè)效率低，需要放射源的活度高，一般在1010Bq以上；d.信號(hào)弱、放射性統(tǒng)計(jì)漲落大。為減小統(tǒng)計(jì)漲落，采用了較大的積分時(shí)間常數(shù)，一般為60－100秒，使得對(duì)物料的變化響應(yīng)不靈敏；f.信號(hào)遠(yuǎn)傳困難，一般只能傳送30米左右。
采用閃爍探測(cè)器可以克服上述缺點(diǎn)，但存在以下問(wèn)題a.閃爍探測(cè)器長(zhǎng)度太小，不能適應(yīng)皮帶和物料的寬度。
b.穩(wěn)定性較差，為提高穩(wěn)定性一般采用下述幾種自動(dòng)穩(wěn)峰技術(shù)一是微分穩(wěn)峰技術(shù)，微分穩(wěn)峰技術(shù)的穩(wěn)定能力較差，一般為3％；有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，易跑峰而引起測(cè)量錯(cuò)誤；探測(cè)器分辨率改變時(shí)，測(cè)量結(jié)果也發(fā)生變化。
二是積分穩(wěn)峰技術(shù)，積分穩(wěn)峰技術(shù)的穩(wěn)定性和精度也較差，約為2％；測(cè)量的線性度差，待測(cè)計(jì)數(shù)率變化時(shí)，引起超閾計(jì)數(shù)變化，使穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生變化，造成高計(jì)數(shù)率的結(jié)果偏高，低計(jì)數(shù)率的測(cè)量結(jié)果偏低。
三是標(biāo)準(zhǔn)光源穩(wěn)峰法，其缺點(diǎn)是只能對(duì)光電倍增管以后的增益漂移進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)閃爍晶體發(fā)光效率及分辨率的變化都無(wú)能為力。
閃爍探測(cè)器當(dāng)前的穩(wěn)定性和重復(fù)性指標(biāo)最好的為1～2％。
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工作可靠、穩(wěn)定性好的智能式閃爍核子秤，以克服上述缺點(diǎn)。
首先，本實(shí)用新型采用了線狀放射源取代常用的點(diǎn)狀源，這就有可能配用長(zhǎng)度較小的閃爍探測(cè)器仍能適應(yīng)較寬的皮帶和物料。
同時(shí)，本實(shí)用新型采用了譜面積比例積分穩(wěn)譜技術(shù)，這一技術(shù)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)思想是在能譜曲線上選取兩點(diǎn)，設(shè)置上、下兩個(gè)甄別閾，測(cè)量上、下兩個(gè)甄別器的輸出積分計(jì)數(shù)率，兩個(gè)計(jì)數(shù)率之間存在一個(gè)比值K，以“保證比值K不變”作為穩(wěn)定條件。當(dāng)閃爍體光電倍增管、放大器等部件參數(shù)變化引起能譜曲線偏移時(shí)，導(dǎo)致比值K發(fā)生變化，對(duì)K值進(jìn)行檢測(cè)，其變化量生成偏差信號(hào)，把此偏差量經(jīng)放大后去調(diào)整高壓電源，從而改變光電倍增管的增益，把譜線調(diào)回。這種設(shè)計(jì)原則可以適用于各種探測(cè)器件(例如閃爍計(jì)數(shù)器、正比計(jì)數(shù)管等)的能譜穩(wěn)定。按照上述設(shè)計(jì)思想，本發(fā)明給出的這種閃爍核子秤是一種智能式閃爍核子秤，包括放射源1、閃爍探測(cè)器2和智能化主機(jī)3，閃爍探測(cè)器2包括外殼4、閃爍體5、光電倍增管6和放大器7，其特征在于放射源1采用線狀放射源，閃爍探測(cè)器2的外殼4內(nèi)還設(shè)有高壓產(chǎn)生器8和用于穩(wěn)定、調(diào)整閃爍探測(cè)器輸出能譜的穩(wěn)譜單元9，探測(cè)器2和主機(jī)3經(jīng)單芯電纜10相連接。
由于采用拼裝式線狀源，其線性度、均勻性都較好；本穩(wěn)譜單元有如下特點(diǎn)a.對(duì)光電倍增管、放大器的參數(shù)變化、閃爍體發(fā)光效率和分辨率的變化以及外界溫度變化對(duì)上述部件的影響產(chǎn)生的漂移均可進(jìn)行補(bǔ)償；b.不會(huì)產(chǎn)生跑峰現(xiàn)象；c.線性度好于0.1％；d.射線計(jì)數(shù)率的長(zhǎng)期穩(wěn)定性好于0.05％。
本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工作可靠、穩(wěn)定性好、線性好等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型有如下附圖
圖1閃爍核子秤結(jié)構(gòu)示意圖圖2閃爍探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖圖3線狀源結(jié)構(gòu)示意圖圖4線狀源剖面示意圖圖5源棒結(jié)構(gòu)示意圖圖6穩(wěn)譜單元示意圖圖7另一種穩(wěn)譜單元示意圖圖8主機(jī)面板示意圖
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
附圖1為閃爍核子秤結(jié)構(gòu)示意圖，包括放射源1、閃爍探測(cè)器2和智能化主機(jī)3。放射源1兩端各有一塊安裝板26，安裝板26上開(kāi)有槽孔30，固定勾27、螺母29將安裝板26連同放射源1一起固定在皮帶機(jī)支撐架的槽鋼28(或角鋼)上，A形支架31固定在放射源1的兩端，閃爍探測(cè)器2安裝在支架31的頂部。放射源1的射線經(jīng)物料后到達(dá)探測(cè)器被計(jì)數(shù)，根據(jù)物料吸收射線的多少和皮帶運(yùn)行的速度，可稱出物料的重量。上述結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖9。
附圖2為閃爍探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖，包括外殼4、閃爍體5、光電倍增管6和放大器7，閃爍探測(cè)器2的外殼內(nèi)還有高壓產(chǎn)生器8和用于穩(wěn)定、調(diào)整閃爍探測(cè)器輸出能譜的穩(wěn)譜單元9，探測(cè)器2和主機(jī)3經(jīng)單芯電纜10相連接。主機(jī)送來(lái)5～18V直流電源，經(jīng)高頻厄流圈32后對(duì)探測(cè)器各電路提供低壓電源，高壓產(chǎn)生器8可采用公知的振蕩器，以振蕩方式產(chǎn)生500～1500V高壓電源，供給光電倍增管6。穩(wěn)譜單元9輸出的控制信號(hào)經(jīng)調(diào)整管25去調(diào)整高壓輸出值的大小。穩(wěn)譜單元輸出與射線計(jì)數(shù)率相對(duì)應(yīng)的等幅脈沖信號(hào)，經(jīng)隔直電容C5疊加到傳輸電纜10上，送到主機(jī)去處理。由于是等幅脈沖傳送，電纜線10的長(zhǎng)短對(duì)脈沖信號(hào)幅度和頻率以及脈沖數(shù)目不產(chǎn)生影響，傳送距離可達(dá)1000米以上。等幅脈沖的幅度可設(shè)計(jì)為3～9伏。由于采用單芯電纜傳送信號(hào)，給安裝和使用、維修帶來(lái)極大方便。
本實(shí)用新型的一個(gè)特征是采用線狀放射源，其強(qiáng)度只需107Bq／cm，因此，環(huán)境的安全性能好。線狀源可以采用鈷－60的絲狀源或镅－241的窄板狀源，它們分別適用于厚度較大或較薄的物料的測(cè)量，對(duì)于大多數(shù)中等厚度的物料，可采用銫－137細(xì)源棒。附圖3～附圖5給出了一種線狀源，其特征在于所說(shuō)的線狀放射源1由長(zhǎng)度為50～200mm的源棒12拼裝而成，源棒12置于金屬套管13內(nèi)，金屬套管13置于帶有開(kāi)口槽14的鉛屏蔽15的中心，源棒12由不銹鋼外保護(hù)層16、不銹鋼內(nèi)保護(hù)層17和芯體18組成，芯體18為放射性材料和陶瓷燒結(jié)在一起的陶瓷芯體。
這種放射源的制造方法如下a.將放射源材料燒結(jié)在陶瓷芯體18中；b.選取放射性強(qiáng)度一致的多塊芯體18(或一根長(zhǎng)棒形芯體)裝進(jìn)長(zhǎng)度為50～200mm的不銹鋼圓筒17中，然后加蓋、焊接、密封，進(jìn)行檢漏；c.外面再套一層不銹鋼筒16，再進(jìn)行焊接、密封、檢漏，就成為一根線狀放射源棒12；d.將多根線狀源棒12拼裝成線狀源，總長(zhǎng)度和皮帶寬度相對(duì)應(yīng)，放在金屬套管13內(nèi)；e.鉛屏蔽15也可采用拼裝的辦法，金屬套管13置于鉛屏蔽15的中心，安裝時(shí)，鉛屏蔽的開(kāi)口槽14向上，對(duì)著閃爍探測(cè)器2。
本實(shí)用新型給出了一種譜面積比例積分穩(wěn)譜技術(shù)方案，其要點(diǎn)是在能譜曲線上選取兩個(gè)點(diǎn)，設(shè)置上、下甄別閾，測(cè)量上、下閾輸出的計(jì)數(shù)率，兩者的比值為K，以“保證K值不變”為穩(wěn)定條件。當(dāng)儀器漂移引起譜線偏移時(shí)，導(dǎo)致K值變化，檢測(cè)K值的變化量，將偏差值去調(diào)整高壓電源，以改變光電倍增管增益的辦法將偏移的譜線調(diào)回。K值檢測(cè)可由下述3種方案實(shí)現(xiàn)a.上、下閾輸出信號(hào)進(jìn)入兩個(gè)計(jì)數(shù)率泵電路，把兩個(gè)泵電路的電荷轉(zhuǎn)移量的比值也設(shè)定為K，將兩個(gè)泵電路的輸出電壓相減，生成偏差；b.將上、下閾輸出信號(hào)，先進(jìn)行分頻，將兩路分頻系數(shù)的比值設(shè)定為K，然后用相同轉(zhuǎn)換效率的兩個(gè)泵電路進(jìn)行相減，生成偏差；c.上、下閾輸出信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，用軟件進(jìn)行比率計(jì)算，生成偏差；利用所生成的偏差再去調(diào)整高壓或直接對(duì)漂移后的計(jì)數(shù)率進(jìn)行補(bǔ)償，以保證能譜的穩(wěn)定。
圖6給出了一種穩(wěn)譜技術(shù)方案，其特征在于所說(shuō)的穩(wěn)譜單元9由上甄別器19、下甄別器20、成形電路21、22、電容C1、C2、二極管D1、D2、D3、D4、電阻R、積分放大器11、電阻R1和調(diào)整管25組成，其中電容C1／C2＝K。
圖7給出了另一種穩(wěn)譜技術(shù)方案，其特征在于所說(shuō)的穩(wěn)譜單元9由上甄別器19、下甄別器20、分頻器23、24、電容C3、C4、二極管D1、D2、D3、D4、電阻R、積分放大器11、電阻R1和調(diào)整管25組成，其中電容C3＝C4，分頻器23、24分頻系數(shù)之比為K。
這兩種穩(wěn)譜技術(shù)方案都十分簡(jiǎn)單，所需元件成本也很低，但效果卻很好，安裝調(diào)試簡(jiǎn)便，工作可靠，不產(chǎn)生跑峰現(xiàn)象。定型鑒定測(cè)試結(jié)果如下長(zhǎng)期穩(wěn)定性＜0.1％重復(fù)性、線性＜0.1％實(shí)物動(dòng)態(tài)累計(jì)誤差＜0.15％圖8為主機(jī)面板示意圖。主機(jī)設(shè)計(jì)為智能化主機(jī)，應(yīng)具備如下功能a.可對(duì)放射源衰變進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償；b.可對(duì)儀器死時(shí)間、分辨時(shí)間、環(huán)境放射性本底、周?chē)矬w散射效應(yīng)等因素引起的非線性進(jìn)行補(bǔ)償；c.可對(duì)儀器的空載零點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零，這是靠微機(jī)的智能化功能實(shí)現(xiàn)的，它可對(duì)儀表工作狀態(tài)進(jìn)行分析判斷，對(duì)皮帶空載與否進(jìn)行判斷，求出真實(shí)的帶空計(jì)數(shù)率，自動(dòng)存入微機(jī)，進(jìn)行零點(diǎn)自動(dòng)跟蹤校正。這可消除皮帶磨損、秤落灰等系統(tǒng)因素對(duì)測(cè)量的影響。
放射源、探測(cè)器的安裝方式如下放射源1兩端各有一塊安裝板26，安裝板26上開(kāi)有槽孔30，固定勾27、螺母29將安裝板26連同放射源1一起固定在皮帶機(jī)支撐架上，放射源1兩端固定有A形支架31，閃爍探測(cè)器2固定在支架31的頂部。
權(quán)利要求1.一種智能式閃爍核子秤，包括放射源1、閃爍探測(cè)器2和智能化主機(jī)3，閃爍探測(cè)器2包括外殼4、閃爍體5、光電倍增管6和放大器7，其特征在于放射源1采用線狀放射源，放射源1兩端各有一塊安裝板26，安裝板26上開(kāi)有槽孔30，固定勾27、螺母29將安裝板26連同放射源1一起固定在皮帶機(jī)支撐架上，放射源1兩端固定有A形支架31，閃爍探測(cè)器2固定在支架31的頂部，閃爍探測(cè)器2的外殼4內(nèi)還設(shè)有高壓產(chǎn)生器8和用于穩(wěn)定、調(diào)整閃爍探測(cè)器輸出能譜的穩(wěn)譜單元9，探測(cè)器2和主機(jī)3經(jīng)單芯電纜10相連接。
2.如權(quán)利要求1的核子秤，其特征在于所說(shuō)的線狀放射源1由長(zhǎng)度為50～200mm的源棒12拼裝而成，源棒12置于金屬套管13內(nèi)，金屬套管13置于帶有開(kāi)口槽14的鉛屏蔽15的中心，源棒12由不銹鋼外保護(hù)層16、不銹鋼內(nèi)保護(hù)層17和芯體18組成，芯體18為放射性材料和陶瓷燒結(jié)在一起的陶瓷芯體。
3.如權(quán)利要求1或2的核子秤，其特征在于所說(shuō)的穩(wěn)譜單元9由上甄別器19、下甄別器20、成形電路21、22、電容C1、C2、二極管D1、D2、D3、D4、電阻R、積分放大器11、電阻R1和調(diào)整管25組成，其中電容C1／C2＝K。
4.如權(quán)利要求1或2的核子秤，其特征在于所說(shuō)的穩(wěn)譜單元9由上甄別器19、下甄別器20、分頻器23、24、電容C3、C4、二極管D1、D2、D3、D4、電阻R、積分放大器11、電阻R1和調(diào)整管25組成，其中電容C3＝C4，分頻器23、24分頻系數(shù)之比為K。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了由線狀放射源、穩(wěn)譜探測(cè)器和智能化主機(jī)構(gòu)成的核子秤。由于首創(chuàng)了新型的穩(wěn)譜技術(shù)、結(jié)構(gòu)新穎的線狀放射源、信號(hào)傳輸方式和核數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使儀表的基本參數(shù)——射線計(jì)數(shù)穩(wěn)定性好于0.05％；鑒定測(cè)試結(jié)果為用于皮帶機(jī)計(jì)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和線性度好于0.1；實(shí)物動(dòng)態(tài)計(jì)量最大誤差≤0.15％?？捎糜诼菪?、錨鏈、斗式、刮板、皮帶等多種運(yùn)輸機(jī)。
文檔編號(hào)G01G11/00GK2125132SQ92225578
公開(kāi)日1992年12月16日 申請(qǐng)日期1992年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月26日
發(fā)明者侯朝勤, 張崇慶 申請(qǐng)人:四○四廠石家莊輻射技術(shù)開(kāi)發(fā)中心