核子称在自动配料系统中的应用

前言

在很多工业生产场合，需要实现粉状固体物料的配比。而配比精度与工序能耗、产品的质量、生产设备的寿命等都有着密切的联系。如在钢铁企业，生产焦炭用不同类型煤的配比、烧结厂炼铁用的矿粉原料配比。要实现粉状固体物料的精确配比，就必须对不同的物料准确称量。对用皮带传输的配料流水线实现准确称量并不容易。现行的方法主要是采用人工配比和电子称自动配比两种方式：人工配比精度低，调节不及时，与操作人员的熟练程度及经验有很大关系，只适用于小型小批量的生产场合。电子称自动配比是采用物料经过带电子称的小皮带时，称量出这种物料的实际重量。对不同物料分别称量，以实现物料的连续配比，但电子秤由于其机械安装问题，皮带跑偏，跳动，厚度不匀，接头不平，张力变化都会影响其计量的准确性，而且对电子称长期运行维护比较困难。因此电子称连续称量系统正常运行率比较低，精度也比较差。利用核子称进行自动配料，可以实现无接触式测量，且测量的精度高，实现自动调节的响应速度快，是取代电子称自动配料的理想选择。

一、核子秤的工作原理

核子秤是用于测量输送机内连续通过的散状物料的流量及累计量的一种计量设备。它利用核辐射测量装置获得某一时刻输送机内单位长度上的物料重量，通常称该量为负载或负荷，利用测速装置测到物料的运动速度，将此两路信号进行处理从而求出物料的流量及累计量。

核子秤采用的放射源大多数是γ放射源。该射源被固定在屏蔽铅罐中，γ射线从铅罐的准直孔限束后照射到被测量的物料上，穿过物料和输送机后到达电离室，电离室将接受到的射线转换成电信号。根据射线与物料的相互作用原理，一定强度的射线在穿透输送机及输送机上的物料时，其强度会衰减，物料越多，衰减得越严重，电离室接受到的射线强度越弱，其输出的电信号越小；反之，物料越少，穿过的射线越多，电离室接受到的射线强度越强，其输出的电信号越大。电离室输出的电信号幅值随接收到的γ射线强度成正比变化。通常，测量时输送机对射线的减弱是恒定的，所以，电离室输出的电信号反应了输送机上物料的数量。

根据物理学，γ射线实质是一种高能光子，它穿过物料时，其能量必被物料吸收一部份。对与一窄束单能的γ射线，通过厚度为d的物料后，其强度按指数规减弱，如下式：

式中：u 为物料对γ射线的质量吸收系数，其单位为 cm2/g ，对确定的物质和一定能量的

γ射线，其值为常数。

d 为物料的几何厚度，其单位为 cm 。