γ料位计的线性与漂移

　　核子料位计是利用射线与物质相互作用的物位测量仪表,具有非接触、准确可靠的特点,尤其是采用单点源, NaI (T1)闪烁探测器的连续型γ料位计安装方便,适用范围大,在工业生产中广泛使用。在实际应用中,由于二次仪表率表单元的输出特性不是严格的对数函数,天然本底的存在,γ射线的散射这些因素度影响仪表的线性,同时放射源活度的减弱会使仪表输出发生漂移,本文对这些因素引起的误差作了分析,提出了减小误差的方法。

　　一、测量原理

　　放射源发生的γ射线穿过被测物质入射到核辐射探测器,由于与物质的相互作用产生的光电效应,康普顿射以及电子对效应被吸收散射,探测器测得的γ计数率服从关系:

　　式中I0为没有吸收时的计数率, I为穿透距离d后的计数率,μm为被测物质对所用γ射线的质量吸收系数,ρ为物质的密度。由上式得:

　　因此,只要测得γ计数率I,就可以间接的测量料位d。为了得到线性刻度,要求仪表的输出U和输入的计数率I有对数关系,即:

　　并且通过现场标定使得仪表输出在空位时(d=0)仪表输出U=U0,满位时(d=D)输出最大U=Um,由此得到静态方程:

　　其中: K= (Um-U0) /D

　　二、分析

　　1·电路

　　核辐射探测器输出脉冲信号,经电缆送至二次仪表,主放对脉冲进行幅度放大,由比较器去除小幅度信号, D触发器把脉冲成形为矩形波,然后由率表电路把计数率转换为直流电压信号,由运算处理单元将其与调零信号合成,经放大后输出电压或电流信号,调零和调满电位器用于现场校零位、满位。一种实用的对数率表电路由多级二极管泵电路并联而成,其输出的电压u和输入的脉冲计数率n在一定范围内有很好的对数关系,图(1)是实验测得的一个三级泵电路的输出特性曲线u=f(n)在对数坐标中的表示。

　　实验数据通过最小二乘多项式拟合得到:

　　其中:

　　为书写简单,用U=f1[1n (n)]表示。由电路及信号变换原理得如下关系:

　　其中:

　　比较(6)式和(4)式就得到非线性误差ΔU,仪表的线性度取最大的引用误差:

　　取μmρD=1, 2, 3,分别计算n2从10~1000 (/s)的线性度δU,得到图2的δU-n2曲线。

　　结果表明:

　　考虑本底辐表率表电路的输入计数率n′=n+nb, u=f1(n′),按同样的方法步骤可计算有本底时仪表的线性度δU,取nb=40 (/s),得到图2的曲线,结果表明: