基于80C196皮带核子秤的实现

　　1　引　言

　　核检测及屏蔽技术的发展为核技术的工业应用提供了广阔的空间。由核透射原理可知,核射线对物质的辐射是非机械接触的,因而对被辐射物体的检测不受大小、形状、运动状态等的影响。将其应用于运动中的皮带上物料的检测,能有效避免皮带传送带的张力、厚度、振动、惯性、冲击等限制,为皮带在线称重提供了一条有效方法。

　　文献[1~3]提出了采用工控机实现核子秤的方法及应用,但它们体积大、功耗大,不适合于一些特殊的应用场合,如煤矿井下采煤分班计量、野外混泥土配料计量等。研究一种小巧而功能实用的核子秤具有实际意义。

　　2　核子秤检测原理

　　γ射线经过物料后的强度会由于物料对它的吸收而发生变化,不同物质对γ射线的吸收率不同;同一种物质会由于质量不同,而对γ射线的吸收量不同。通过采用稳定的放射源(采用137Csγ源,其半衰减期为30年[4]),再利用γ射线探测器将γ强度信号转换成电压信号,经安装在探测器上的高灵敏前置放大器放大送出,这个信号能反映出被检测物料对射线的吸收程度。其关系如下:

　　U= U0e(-μF/W)

　　式中:U0———皮带上无物料时探测器输出的电压;U———皮带上有物料时探测器输出的电压;μ———物料的质量吸收系数;F———单位距离上的物料重量;W———检测宽度,一般为皮带宽度。

　　计算出单位距离上的物料重量:

　　F = W/μln(U0/U)

　　再利用速度传感器将检测到的皮带速度与其相乘,即可得到物料的流量。通过时间的累加即得到重量:

　　这就是皮带核子秤测重的基本原理。

　　3　系统组成及其功能

　　3.1　系统组成

　　系统由以80C196KC为核心的控制器、γ射线放射源、γ射线探测器、速度传感器和电源组成。其示意图如图1所示。

　　3.2　功　能

　　控制器自带有硬时钟和掉电保护RAM,停电后时钟不停,参数不会丢失。还有数码显示和小键盘,可以完成参数的设定、自动校正、实物标定与计量、打印报表生成控制等功能。在计量过程中,可以实时显示物料的流量、累计总重量、分时段累计重量、皮带速度、时间及日期等信息。为适应各种应用场合,除了以上基本功能外,还允许4 ~ 20 mA的电流信号输入、能输出4~20mA瞬时流量信号以及为进行扩展流量控制的4~20 mA或0~5 V控制信号,这个控制信号可以用来控制带动皮带的变频电动机的速度或给料机速度。另外,为满足现代数据管理网络化的需要,使皮带秤容易与上位微型机组成检测和数据处理系统,特开发了通讯程序,使数据方便地传输给上位微型机。