專利名稱：一種高精度核子秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種計(jì)量儀表，尤其涉及一種利用γ射線進(jìn)行物料稱重的測量儀表。
目前，國內(nèi)核子秤，特別是小感量核子秤主要采用的是241Am點(diǎn)放射源，射線能量60kev，核輻射探測器采用圓形和方形薄壁電離室。如z195106808.3中國專利，就公開了一種小感量高精度皮帶核子秤。核子秤的工作原理主要是利用物料對γ射線吸收原理，通過一個(gè)γ射線探測器接收該通過物料后的γ射線，并將該γ射線的變化利用計(jì)算公式換算出物料的重量。其所用數(shù)學(xué)模型為F＝KLn(U1/U0)；這里F——皮帶上物料負(fù)荷(kg/m2)；U1——有物料時(shí)核輻射探測器輸出電壓(伏)；U0——無物料時(shí)核輻射探測器輸出電壓(伏)；K——物料標(biāo)定系數(shù)。
該小感量核子秤將K視為常數(shù)，而實(shí)際上K≠常數(shù)，它是隨皮帶上物料負(fù)荷變化而變化的。K≠常數(shù)是因?yàn)樵趹?yīng)用物質(zhì)對γ射線吸收定律做了兩點(diǎn)近似首先，在應(yīng)用此定律時(shí)，將散射因子視為1，這樣就忽略了射線散射的影響，而實(shí)際上散射因子≠1，并且隨物料密度越大、越厚，其散射影響也就越大；其次，小感量核子秤采用的是點(diǎn)源、線探測器方案。點(diǎn)源照射到物料和探測器上的γ射線為扇形束，而物質(zhì)吸收定律要求γ射線為平行束。因此，扇形束必然導(dǎo)致物料堆積形狀變化及物料所處不同位置對γ射線吸收的多少不一樣，在
圖1中，物料在A處時(shí)吸收的γ射線為c-d所在平面處，而當(dāng)物料在B處時(shí)，吸收的γ射線為a-b所在平面。由于上述兩種原因限制了該核子秤的計(jì)量精度，而且對物料的輸送方式和物料適用性差。此外，該小感量核子秤不能使用137Cs放射源，只能適用241Am。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是提供一種計(jì)量精度高，可選用多種放射源，應(yīng)用范圍廣的小感量核子秤。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種高精度小感量核子秤，主要由秤體、帶有輸入/輸出裝置的秤微機(jī)系統(tǒng)組成，所述的秤體由秤架、γ射線放射源、γ射線探測器、電源及前置放大器、測速裝置組成，所述γ射線探測器通過前置放大器與所述秤微機(jī)系統(tǒng)相連，與物料輸送裝置連接的測速裝置與所述秤微機(jī)系統(tǒng)裝置相連，其特點(diǎn)在于所述γ射線放射源安裝在放射源盒內(nèi)并固定在所述框架上方或底部，所述γ射線探測器對應(yīng)所述γ射線放射源平行排列并安裝在所述框架底部，γ射線放射源與γ射線探測器之間留有可供物料輸送裝置通過的空間；所述γ射線放射源為發(fā)射接近平行γ射線束的長線性放射源，所述γ射線探測器為接近平行γ射線束的長線性放射探測器；所述秤架采用封閉式結(jié)構(gòu)。
采用上述結(jié)構(gòu)的小感量核子秤，消除上述影響核子秤計(jì)量精度不高因素的影響，可具有如下優(yōu)點(diǎn)采用長線性源、長線性探測器可使兩者之間的γ射線束更接近于平行束，這符合物質(zhì)吸收定律，從而可減少由于物料堆積形狀變化及其所處不同位置對計(jì)量精度的影響；線性源可根據(jù)實(shí)際需要置于皮帶輸送機(jī)下，其上放置長探測器，使探測器遠(yuǎn)離物料，從而減少了接收散射射線的機(jī)率，以達(dá)到降低散射因素的影響；由于長線性源與長線性探測器間的γ射線接近平行束，因而可縮短兩者間的距離，以便增加探測器接收γ射線的強(qiáng)度，進(jìn)而提高秤的信號噪聲比、穩(wěn)定性并使計(jì)量精度高達(dá)0.5％。
上述的核子秤，其特點(diǎn)在于所述長線性放射源為241Am線源；或者為137Cs線源，60Co線源長度L為50-200mm。由于可選用不同的放射源，可根據(jù)測量物料情況與用戶條件選用。
上述的核子秤，其特點(diǎn)在于所述線源安裝在一個(gè)長形線源室內(nèi)，也可將線室裝在多個(gè)小型線源室內(nèi)，所述小型線源室以“一”字排列。采用這種結(jié)構(gòu)可以使γ射線束更接近平行束。
上述的核子秤，其特點(diǎn)在于所述放射源盒由屏蔽體、安裝在屏蔽體上的壓蓋、擋板，安裝在屏蔽體內(nèi)的壓簧、線性放射源、起放射源開關(guān)作用的旋轉(zhuǎn)軸組成，所述壓蓋通過壓簧將所述放射源壓在所述屏蔽體上，所述旋轉(zhuǎn)軸在來自屏蔽體外部的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下可在屏蔽體內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)軸上開有通孔，所述擋板安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，在屏蔽體下方開有一個(gè)通孔，所述旋轉(zhuǎn)軸安裝在所述通孔之上。
上述的核子秤，其特點(diǎn)在于所述旋轉(zhuǎn)軸和屏蔽體上的通孔為長方形準(zhǔn)直孔。
采用上述結(jié)構(gòu)，使放射源的打開和關(guān)閉方便、準(zhǔn)確，且便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從而保證線性放射源不會(huì)對操作人員產(chǎn)生不良影響，。
上述的核子秤，其特點(diǎn)在于所述γ射線探測器為一種多電極長電離室，或者長正比計(jì)數(shù)管。所述電離室由多個(gè)電極、承壓殼、支架、左端蓋板、右端蓋板、陶瓷絕緣子組成，所述電極固定在支架上，所述電極由收集極、高壓極組成，外側(cè)安裝有收集極，每兩個(gè)收集極之間安裝一個(gè)高壓極；在所述左端蓋板外側(cè)安裝有一個(gè)放置前置放大器的前放室，在所述前放室內(nèi)安裝有所述絕緣子和排氣管；在所述右端蓋板外側(cè)安裝有一個(gè)放置電源的電源室，在所述電源室內(nèi)安裝有所述絕緣子；或者所述前放室安裝在所述右端蓋板外側(cè)，所述電源室安裝在左端蓋板外側(cè)。上述結(jié)構(gòu)中，前放室、電源室可與電離室合為一體，也可與秤架合為一體，安裝在框架底部。
上述的核子秤，其特點(diǎn)在于所述秤架為一個(gè)龍門式框架，所述框架由龍門架、前擋板、后擋板、屏蔽板、底座、底板組成，所述前擋板和后擋板安裝在所述龍門架前后，在底座上安置可移動(dòng)的屏蔽板，其目的是用來調(diào)節(jié)γ射線照射的面積，提高U/U0的比值，從而提高測量精度。
上述的核子秤，其特點(diǎn)在于所述龍門架的底座為安裝所述電源的電源室和安裝所述前置放大器的前置室，所述底板固定在所述電源室和前置室的下面，所述γ射線探測器安裝在所述電源室和所述前置室之間。
采用上述封閉式結(jié)構(gòu)，可使核放射線盡可能地屏蔽在秤體內(nèi)部，從而確保放射安全。
上述的核子秤，其特點(diǎn)在于所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力可為手動(dòng)或電動(dòng)；驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的電動(dòng)裝置可由所述秤微機(jī)系統(tǒng)程序控制。
采用上述結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)測量、處理和控制過程的全自動(dòng)化。器遠(yuǎn)離物料，從而減少了接收散射射線的機(jī)率，以達(dá)到降低散射因素的影響；
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的實(shí)施例圖1是現(xiàn)有技術(shù)中被測物料處于不同位置時(shí)吸收射線的差異性分析圖圖2是本實(shí)用新型公開的一種高精度小感量核子秤的結(jié)構(gòu)示意圖圖3是一種高精度小感量核子秤的線性放射源盒的示意圖圖4是一種薄壁多極長電離室示意圖圖5是一種龍門式秤架的結(jié)構(gòu)示意圖圖6是圖5的側(cè)視圖在圖1中，說明了現(xiàn)有技術(shù)中被測輸送物料在處于不同位置時(shí)，射線探測器吸收射線的差異性。采用接近于平行束長線性放射源對提高核子秤的測量精度是十分有益的。
在圖2、圖3、圖4、圖5中，本實(shí)用新型提供的一種小感量核子秤是由秤體作為一次儀表、核子秤微機(jī)系統(tǒng)作為二次儀表。秤體由安裝有γ射線長線性放射源的源盒1、龍門框架2、上皮帶3、底座4、電源5、長射線探測器6、下皮帶7、測速裝置8、前置放大器9構(gòu)成。源盒1置于物料輸送機(jī)上皮帶3上方，長射線探測器6置于物料輸送機(jī)下皮帶的下方。長放射源盒1和長射線探測器6平行排列并固定在龍門框架上，測速裝置8安裝在輸送機(jī)上，測速裝置8的從動(dòng)輪放在下皮帶7上。γ射線探測器6和測速裝置8分別與帶有輸入、輸出設(shè)備的核子秤微機(jī)系統(tǒng)相聯(lián)。在圖3中，源盒1由壓蓋11、壓簧片12、屏蔽體13、線性放射源14、擋板15和旋轉(zhuǎn)軸16組成，線性放射源14裝在屏蔽體13的源室內(nèi)，帶有壓簧片12的壓蓋11將其壓緊并固定在屏蔽體13上，以防放射源移動(dòng)。在放射源14下邊開有長方形準(zhǔn)直孔，使射線平行射出。屏蔽體13上裝有旋轉(zhuǎn)軸16，其上開有長方形梯形準(zhǔn)直孔，作為放射源開、關(guān)用。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸16轉(zhuǎn)至軸上準(zhǔn)直孔與放射源14下準(zhǔn)直孔對準(zhǔn)時(shí)，射線可無阻擋地射出，此時(shí)為放射源14開的狀態(tài)，而當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)90°時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸16上準(zhǔn)直孔處于水平位置，這時(shí)為放射源14的關(guān)閉狀態(tài)，射線被旋轉(zhuǎn)軸16未開孔部分所阻擋。
放射源盒1屏蔽設(shè)計(jì)留有較大的安全系數(shù)，例如，專為241Am源設(shè)計(jì)的源室內(nèi)裝有300mci強(qiáng)度的241Am源，除準(zhǔn)直孔方向外，在離該室20cm以外，其射線劑量可達(dá)到接近天然本底水平。長線性放射源14采用241Am線源，其半衰期430年，射線能量60kev，也可采用137Cs線源，其半衰期30年，射線能量662kev，也可采用60Co線源，其半衰期5.3年，射線能量1.2Mev這要根據(jù)被測物料的具體情況進(jìn)行選擇。
在使用241Am線性源的情況下，241Am線源長度L可根據(jù)用戶使用條件選定，目前制有50mm、80mm和200mm三種基本規(guī)格，再長的線源可根據(jù)用戶要求由三種基本規(guī)格線源拼接而成。241Am線源根據(jù)具體情況可放在一個(gè)長源室內(nèi)，也可將各線源裝在多個(gè)小線源室內(nèi)，多個(gè)小線性源室在秤體支架上以“一”字排列，使其γ射線束接近于平行束。
在圖1中，長γ射線探測器6可采用長電離室或長正比計(jì)數(shù)器。在圖4中，本實(shí)施例中，γ射線探測器6為一種薄壁多電極長電離室，它是由收集電極61、承壓殼60、支架67、左端蓋板66、右端蓋板68、陶瓷絕緣子63組成。該電離室左右端設(shè)有兩個(gè)小室，分別放置電源6、排氣管65、陶瓷絕緣子63及前置放大器9。中心的收集電極61與外層電極相連，并由陶瓷絕緣子63引出；中間高壓電極62也用陶瓷絕緣子63’引出；最外邊為承壓殼60，用以承受電離室內(nèi)高壓氣體的壓力；電離室充有氬和氙的混合氣體，充氙的目的是為了提高電離室的靈敏度。在該結(jié)構(gòu)中，前放室、電源室可與電離室合為一體，也可與秤架合為一體，安裝在框架底部。
在圖5、圖6中，秤體采用龍門框架2，它是由龍門架21、底板26、前面板22、后面板23、屏蔽板24、底座25構(gòu)成一封閉體，龍門架21的側(cè)板及底板26均襯有3mm-5mm的鉛板，將γ射線全部屏蔽在龍門框架21內(nèi)，致使秤體外部γ射線劑量率達(dá)到接近天然本底水平，以確保放射性安全。龍門架21內(nèi)裝有兩塊屏蔽板24，用以調(diào)節(jié)γ射線照射到電離室面積的大小，從而可提高有物料時(shí)電離室輸出電壓與無物料時(shí)輸出電壓之比，以便提高秤的精度。該秤二次儀表配有微機(jī)控制系統(tǒng)，采用工業(yè)控制機(jī)、顯示器和打印機(jī)，完成數(shù)據(jù)采集、處理、計(jì)算、管理和控制。
該秤具有物料累計(jì)量計(jì)量、流量定值控制、與多種物料配比控制等功能。該秤可對輕質(zhì)物料進(jìn)行計(jì)量和配比，如煙絲、木屑、洗衣粉等，。
此外，由于新型小感量核子秤采用了更為先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，使該核子秤的計(jì)量精度高達(dá)0.5％。此精度可以用于企業(yè)之間的商務(wù)貿(mào)易結(jié)算，同時(shí)可提高企業(yè)內(nèi)部的管理水平。
當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有多種實(shí)施例，例如，長線性放射源采用137Cs；放射線源安裝在被測物料下方，線性源放射探測器安裝在被測物料上方；輸送裝置也可采用刮板式、鏈斗式、管、螺旋、鉸刀等。
為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量，對于本實(shí)用新型的核子秤，可將屏蔽板和旋轉(zhuǎn)軸由電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，所以利用秤微機(jī)系統(tǒng)可十分方便地進(jìn)行程序控制，實(shí)現(xiàn)測量自動(dòng)化。上述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制裝置在許多公開出版的專利文獻(xiàn)和圖書資料中均有報(bào)道，故在此不必一一贅述。
權(quán)利要求1.一種高精度核子秤，主要由秤體、帶有輸入/輸出裝置的秤微機(jī)系統(tǒng)組成，所述的秤體由秤架、γ射線放射源、γ射線探測器、電源及前置放大器、測速裝置組成，所述γ射線探測器通過前置放大器與所述秤微機(jī)系統(tǒng)相連，與物料輸送裝置連接的測速裝置與所述秤微機(jī)系統(tǒng)裝置相連，其特征在于所述γ射線放射源安裝在放射源盒內(nèi)并固定在所述框架上方或者底部，所述γ射線探測器對應(yīng)所述γ射線放射源平行排列并安裝在所述框架底部或者上方，γ射線放射源與γ射線探測器之間留有可供物料輸送裝置通過的空間；所述γ射線放射源為發(fā)射接近平行γ射線束的長線性放射源，所述γ射線探測器為接收接近平行γ射線束的長線性放射線探測器；所述秤架采用封閉式結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核子秤，其特征在于所述長線性放射源為241Am線源；或者為137Cs線源；60Co線源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核子秤，其特征在于所述線源安裝在一個(gè)長形線源室內(nèi)，或者所述線源安裝在多個(gè)小型線源室內(nèi)，所述小型線源室以“一”字排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核子秤，其特征在于所述放射源盒由屏蔽體、安裝在屏蔽體上的壓蓋、擋板，安裝在屏蔽體內(nèi)的壓簧、線性放射源、起放射源開關(guān)作用的旋轉(zhuǎn)軸組成，所述壓蓋通過壓簧將所述放射源壓在所述屏蔽體上，所述旋轉(zhuǎn)軸在來自屏蔽體外部的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下可在屏蔽體內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)軸上開有通孔，所述擋板安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，在屏蔽體下方開有一個(gè)通孔，所述旋轉(zhuǎn)軸安裝在所述通孔之上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的核子秤，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)軸和屏蔽體上的通孔為長方形準(zhǔn)直孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核子秤，其特征在于所述γ射線探測器為一種多電極長電離室，所述電離室由多個(gè)電極、承壓殼、支架、左端蓋板、右端蓋板、陶瓷絕緣子組成，所述電極固定在支架上，所述電極由收集極、高壓極組成，外側(cè)安裝有收集極，每兩個(gè)收集極之間安裝一個(gè)高壓極；在所述左端蓋板外側(cè)安裝有一個(gè)放置前置放大器的前放室，在所述前放室內(nèi)安裝有所述絕緣子和排氣管；在所述右端蓋板外側(cè)安裝有一個(gè)放置電源的電源室，在所述電源室內(nèi)安裝有所述絕緣子；或者所述前放室安裝在所述右端蓋板外側(cè)，所述電源室安裝在左端蓋板外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核子秤，其特征在于所述秤架為一個(gè)龍門式框架，所述框架由龍門架、前擋板、后擋板、屏蔽板、底座、底板組成，所述前擋板和后擋板安裝在所述龍門架前后，可移動(dòng)的、用于調(diào)節(jié)γ射線照射面積的屏蔽板安裝在所述γ射線探測器上方兩側(cè)并安裝所述龍門架底座上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的核子秤，其特征在于所述龍門架的底座為安裝所述電源的電源室和安裝所述前置放大器的前置室，所述底板固定在所述電源室和前置室的下面，所述γ射線探測器安裝在所述電源室和所述前置室之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的核子秤，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力可為手動(dòng)或電動(dòng)；驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的電動(dòng)裝置可由所述秤微機(jī)系統(tǒng)程序控制。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種高精度小感量核子秤,其特點(diǎn)在于:放射源采用放射接近平行γ射線束的長線性放射源,γ射線探測器為可收受接近平行γ射線束的長線性放射線探測器,所述放射源安裝在一個(gè)放射源盒內(nèi)并固定在一個(gè)龍門式框架上方或底部,所述探測器對應(yīng)所述放射源平行排列并安裝在所述框架底部或上部,所述放射源與探測器之間留有可供物料輸送裝置通過的空間。該秤計(jì)量精度高,可選用多種放射源,應(yīng)用范圍廣。
文檔編號G01T1/00GK2397481SQ99255780
公開日2000年9月20日 申請日期1999年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月8日
發(fā)明者邸磊, 劉宇明, 曹建平 申請人:北京中乾機(jī)電設(shè)備有限責(zé)任公司