QH-200型工业微枳核子秤的研发及应用

　　0 引 言

　　核子秤是继机械秤、电子秤之后的第三代新型非接触式在线计量器具，它是核探测技术与计算机技术相结合的高科技产品。早在上世纪7 0 年代末期，美国、英国、德国等一些发达国家就开始推广应用。其中美国凯瑞(Kay-Ray)公司生产的6000X数字式核子秤被公认为具有国际先进水平，行销世界5 0 多个国家和地区。进入上世纪8 0 年代，我国首钢、上海吴泾化工厂、包钢第二热电厂相继进口了核子秤，虽然这些核子秤使用效果很理想，但价格昂贵，因此未能在我国广泛应用[ 1 ]。

　　上世纪8 0 年代中期，清华大学核能技术设计研究院等科研院校也开始了核子秤的研制，并在射线探测器技术上取得重大突破，逐步实现了商品化。我公司与清华大学核能技术设计研究院合作研发、生产的QH-200 型工业微机核子秤，已通过了深圳市科技和信息局主持的技术鉴定，被认定为深圳市高新技术项目。根据《计量法》的要求，取得了制造计量器具许可证(粤制00000201号)，现已投入大批量生产。

　　1 工作原理

　　核子秤是利用物质对γ射线的吸收原理研制而成的。放射源发射的γ射线穿过输送机上的物料后被探测器接收，一定强度的γ射线在穿透输送机上的物料时，其强度要减弱，物料越多，减弱越多，探测器接收到的γ射线强度就越弱，其输出的信号随γ射线的强度而改变，根据探测器输出信号的大小就可计算出输送机上物料的多少，再测出输送机的运行速度，经工控机运算处理，就可计算出物料的瞬时流量和总累计量。

　　当输送机上无物料时，γ射线强度是一个常数I0(即为秤的零点)，当输送机上有物料时，放射源发射的γ射线一部分被物料吸收，其余部分穿透物料被探测器所接收，设此时探测器接收的γ射线强度为I1，则物料载荷F与I0、I1有如下关系[2]：

式中，F 为输送机物料载荷，单位长度上物料的重量;K 为物料标定常数，它与物料宽度、物料的质量吸收系数有关;

　　I0为空带时探测器接收到的γ射线强度;

　　I1为有物料时探测器接收到的γ射线强度;

　　通过测速装置测出输送机的速度v(即物料速度)，根据F 和v 可计算出物料的流量Q

　　在一定时间间隔t 内，通过对物料的连续取样，即可计算出物料累计重量W

　　2 设备组成

　　核子秤主要由放射源和铅室、射线探测器、秤架支架、测速机构、主机系统五部分组成，如图1 所示。

　　2.1 放射源和铅室

　　放射源采用同位素Cs-137，强度约为3.7 ×109Bq(100m)，产生能量为0.66MeV的γ射线，半衰期为30年。放射性同位素被封装在Φ8mm ×9mm 的不锈钢圆柱内(活性区为Φ5mm ×5mm)，再固定在特制铅室的中央，不会泄漏和污染周围的物体。铅室为Φ150mm ×150mm 圆柱型结构，在5mm 厚的钢模中浇铸铅而成，放射源到铅室表面的厚度为70mm，考虑了2倍的安全系数。铅室底部开有一个42。×7。楔形准直孔，铅室侧面有旋转塞，旋转塞上有开关指示和锁定装置，当旋转塞处于“开”的位置时，γ射线通过准直孔射出;当旋转塞处于“关”的位置时，铅室底部楔形准直孔关闭，γ射线几乎全部被铅室吸收，可确保安装和设备维修时的安全[3 ]。