KD-418微机核子计量系统

　　1　概述

　　KD-418微机核子计量系统是一种用于物料输送机的新型在线式计量和控制装置,属非接触式测量控制仪表。其运行不受输送机震动、皮带偏心及张力与刚度和磨损的影响。它结构简单、安装维护方便、可靠性和长期稳定性高,如配以特殊称量传感器,可以在高震动、高粉尘、高温及低温的恶劣条件下工作。核子计量系统在很多场合有着传统电子秤无可比拟的优越性,它除可以很好地用于皮带输送机外还广泛地用于螺旋式输送机、链斗式输送机、刮板式输送机以及震动式输送机等。因此核子计量系统的研究已是国内外的热门课题。我们在对国内外的核子计量系统的研究、生产和使用情况作出深入调研后,确立了本研究课题,旨在国内外传统核子计量系统的基础上加以创新,采用新技术、新思路和新方法,使系统在同类型中功能更齐全,抗干扰能力更强,工作更可靠,更贴近用户,外形美观大方,操作简单方便、准确。设计思想是:1)采用STD总线8031 CPU单片机作处理机;2)使用137Cs辐射输出器;3)研究并应用自动空带零点跟踪技术;4)应用Watchdog(监控定时器)技术;5)采用功能键加密;6)采用汉字功能键提示;7)使用标准PC机箱、键盘和显示器。

　　2　核子计量系统的原理、组成及框图

　　2.1　核子计量的原理

　　根据核物理理论与粒子探测实验结果,当窄束(或平行束)γ射线通过物质时,由于物质的吸收和散射等作用,其辐射强度的衰减服从

　　式中:I0和I为入射物质前和穿过物质后的射线强度;B为累积因子,其值≥1,μ为物质对γ射线的质量吸收系数,对确定的物质和一定能量的γ射线,其值为常数;x为吸收物质的几何厚度;ρ为吸收物质的密度。

　　核子计量系统的前端传感器部分原理如图1所示。设输送机皮带上的物料宽度为H,被输送物料的平均厚度为x,皮带运行速度为v,由(1)式得:

　　因此, dt时间内输送的物料质量为:

　　对一确定的输送机,H大致不变,对输送的某一批物料,μ变化很小,因此H/μ大致为常数,设为k,于是有:

　　则在t0-t时间内,输送机输运的物料总质量

　　式中n= (t-t0)/△t取整,△t为每次的采样时间。

　　2.2　系统的组成及框图(图2)

　　1)称量传感器　称量传感器是核子计量系统的关键部分,它包括辐射输出器和电离室。因为工业现场的环境恶劣,环境温差可能在-10～45℃,所以要求电离室有较好的温度稳定性和长期稳定性。我们选用高能物理所研制生产的HC-JA型多层、密封充气式电离室,并采用I-F转换电路直接将电离室的弱电流信号转换成+12V 1ms宽的标准脉冲输出,方便与计算机接口且能进行长距离传输。为了保证放大转换电路的稳定性,传感器的内部采用了恒温装置,使电路板附近温度长期恒定在50～60℃间,辐射输出器选用中国原子能院生产的137Csγ射线输出器。其由137Cs源(能量0.662MeV,活度为3.7GBq),封装于8mm×9mm的不锈钢壳内和钢壳结构的铅罐构成,源处于铅罐中央。当旋转活塞处于工作位置时,γ射线经一宽10mm,张角40°准直槽(孔)射出。