第２５卷增刊舰船科学技术
Ⅷ．２５，ｓ１１ｐｐｌ口∞ｔ
２００３年
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２００３
新型７闪烁料位（物位）控制系统的设计
张利光，田彦民，董强
（第七一八研究所，河北邯郸０５６０２７）
摘要：介绍了一种新型料位控制系统。它采用碘化钠晶体与光电倍增管耦合的闪烁探测器，适用性强，控
制灵活。使用方便。可用于工业的诸多领域。
关键词：闪烁探测器：料位测量：控制系统
中图分类号：０５７１
文献标识码：Ａ
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１
７料位系统的基本原理及应用范围
制，同时主机对料仓的状态进行显示。
连续料位控制系统构成如图２所示。
７射线料位测量是一种非接触式测量，与被测物
在连续料位控制系统中，待控料位的高低直接影料的物理化学性质无关，被测物质可以是液体、粉沫、响到达探测器射线的强度，探测器将此强度信息变成
颗粒、块料。对密封式料罐、料仓均可适用，特别适用于高温、高压、腐蚀性、毒性等恶劣环境，也适用于大直径、大壁厚料仓，广泛应用于冶金、建材、化工、煤口
放射源
料仓
炭、采矿、食品等行业。
●
７料位系统一般由放射源、探测器、主机构成。：
●
放射源射出的７射线，经过待控制物料时，由于物料对射线的吸收和散射作用，使得射线强度逐渐减弱，到达探测器的７射线强度与物料密度、厚度有一定的图１开关型料位控制系统
数学关系。通过检测穿过物料后的射线，再经过适当放射源
的运算处理，即可准确地测出容器内物料位置的变化情况，根据要求发出控制信号。料位控制系统有开关型（定点料位计）和连续控制型。
开关型料位控制系统如图１所示，是定点测量某一位置物料的有无状态，并根据预先设定完成上下限自动报警检测，发出上料、下料等指令，完成物料的控
图２连续型料位控制系统
收稿日期：砌一１２—２０
万
方数据
・５６・
舰船科学技术第２５卷
计数率。控制终端对此计数率进行适当处理，并上传系统主机，系统主机对料位进行显示并发出相应控制信号，由控制终端执行，完成料位控制。
对于小量程料位测量，放射源发出的伽玛射线穿
过被测物料后，其强度按指数规律衰减，经过适当的标定，根据穿过待测物料后射线强度，经过适当运算处理，即可精确得出被测料位的高度。
对于大量程料位测量，需采用特殊的源强度是一
定函数分布的线状放射源，保证探头得到与料位高度成线性关系的射线强度，信号经过核电子线路处理，即可得知被测物料的高度。
２新型料位控制系统的主要特点
新型料位控制系统是对国外某种型号料位计的改型设计．是一种适应性能更强、控制更加灵活，使用
方便的新型Ｔ闪烁料位控制系统。
本系统由放射源、闪烁探测器、控制终端和系统主机四部分组成。
在通常情况下，首先选取ｃｓ一１３７７源，这种放射
源寿命长，防护也相对容易。但当料仓壁厚密度是大
于３０一的钢铁时，应考虑使用ｃｏ一６０ｙ源。该源放
在设计有准直路径的铅罐中，铅屏蔽层有适当的厚度，保证透射到铅罐之外的７射线减弱到国家规定的允许水平之下。铅罐上设计连锁装置，只有在工作状态时，放射源发射的７射线才可顺着准直路径发射出去；在其他情况时，通过一个铅门的旋转使得７射线无法从准直孔及其它方向透出。
闪烁探测器由ＮａＩ（１１）碘化钠晶体、光电倍增管、
高压电源、放大、分频成型电路组成。穿过料仓的射
线人射在ＮａＩ（Ｔ１）闪烁体上，在闪烁体中产生脉冲闪
光，光电倍增管将此闪光转变成电脉冲并进行放大，在阳极负载上形成电压脉冲。该脉冲经电路部分进一步放大，分频并成型为标准脉冲，经电缆传送到控制终端。高压电源为光电倍增管提供适当高压。本探测器具有灵敏度高、输出稳定、线性好、输出脉冲标
准等特点。
控制终端由计数电路、显示电路、上传电路、控制输出等部分组成。控制终端对来自探测器的信号进行计数并与标准信号比较，给出显示信号，支持数码
和柱状显示。给出上下限报警信号，给出上料，下料的
控制输出信号。标准信号可以从控制终端直接设定，也可以从系统主机下传。控制终端功能全，端口标准化。
万
方数据系统主机完成上传信号的显示、数据储存、与预设值的比较、监测报警及下传信号的设定，可同时对
多个终端进行控制。系统主机与控制终端的通信采
用标准方式，抗干扰能力强，便于与其他系统配接。
系统主机还可以完成自动校正。经过一段时间
的使用，放射源衰减，探测器参数变化，料仓出现挂料、积料等情况时，通过校正可以消除其对测量的影响。物料品种的改变，也可以通过校正来满足新的测量控制使用，并可判断棚料的情况。
３调试应用中的注意事项
３．１放射源及源罐的选取
在一般情况下，优先选用ｃｓ—１３７７源，只有在大壁厚、大直径等特殊情况时，才选取ｃ０—６时源。根据所使用放射源的种类、强度我们备有多种源罐以供选取，以确保仪器周围的辐射剂量在国家规定的允许水平之下。放射源强度的选取，对开关型料位器来说，在料空时探测器检测值是本底值的３—５倍时，对应的放射源强度就较合适。对连续型料位计要综合
考虑监测的上限、下限时计数率大小，既能确保测量精度要求，又要尽量减少辐射剂量，必要时须增加屏蔽防护措施。
３．２源罐和探测器安装
源罐和探测器的安装要保证自铅罐准直孔射出的７射线窄柬正对着探测器前端的Ｎ且Ｉ（１１）晶体，这
在探测器上有标记。在实际操作中，通过观察探测器
的计数率变化，调整源罐的方位角，倾角及探测器的位置来达到对准的目的。计数率的晟大区域就是准
直位置，即是安装位置。
安装时要做好防震、隔热、防水、防雨工作。探头
和源罐最好单设支架，不要安装在有震动的料仓仓壁或支架上，以防震坏探测器器件和震偏准直方向。在高温料仓应用时。探头要尽量离远一些，或包上隔热
材料或加装水冷外壳。探头安装后的出线方向应水
平向下，避免雨水沿电缆流进探测器内造成漏电。源罐也应避免淋雨和淋水，以避免转动部分生锈。两个监测装置相距较近时，要注意它们之间的相互干扰。
３．３安全事项
尽管在设计中已经充分考虑了辐射伤害的影响，
在保证测量精度的情况下，选取了最小强度的放射
源，并采取了相关屏蔽措施，保证最大剂量在国标允许的范围内，但还应做好预防工作，对放射源实行严格的管理，在放射源定购、日常管理、废源处理方面，
增刊张利光等：新型７闪烁料位（物住）控制系统的设计
・５７・
遵守国家的有关规定，符合《放射性同位素工作卫生防护管理办法），防止对工作人员造成实际的伤害。
均标准化。可灵活组合，满足不同的测量要求，可以很
容易移置于其他监测设备上，对进一步设计同位素厚度计等均有很大帮助。
总之，新型７闪烁料位控制系统独特的线路设计。使仪器具有很高的灵敏度，较强的抗外界干扰能力，具有很好的信号长距离传输能力。电路集成化降低了仪器的成本，减少了故障率，提高了仪器的可靠性，大部分单元线路无需工作点调整，为用户现场维修提供了方便，为仪器的进一步的推广应用打下基
础。
作者简介：张利光（１９６５一），男，高级工程师，１孵５年７月毕
４进一步应用的思考
根据具体工程条件的测量范围和料仓的形状，可
选取非线性放射源或采用多线程方式进行测量，来达
到某些超大量程等特殊的测量要求。
放射源的设计与工程条件紧密相关，放射源强度的设计要考虑料仓的大小、物料的密度、料仓的壁厚
和材质、考虑放射源对周围环境辐射的影响，确保在
料空、料满情况下均满足国标《ＧＢ４７９２．８４》安全标准
的要求。
控制终端、闪烁探测器和系统主机的功能及接口
生于天津大学精密仪器系。长期从事核探测技术的研完。
ｌ上接第５１页）人们已经认识到使用小的放射源
方法的采用，都从不同程度上提高了仪器的测量性能，从而使仪器的测量值更接近地层的实际值。
对由探测器效率变化和刻度过程引入造成的误差则属于使用过程中的误差因素。因此，放射性测井
仪器规定，必须对仪器定期刻度并且严格刻度过程中的质量控制以消除其影响。
是很难消除的，因为计数越少，统计涨落就越大。因此，普通国产测井仪器所使用的放射源已由最初的
７．加×１驴Ｂｑ提高到３．７０×ｌＯ”Ｂｑ。由我们自行研制
的５２ｌ系列补偿密度仪器采用同进口密度仪器相同的５．５５×１俨Ｂｑ放射源。实践证明，该设计大大减小统计涨落引起的误差，提高仪器自身重复性能，使该
产品的技术水平接近国外。属国内领先水平。
对密度测量误差．由于仪器的源距、曲度等结构
３结语
误差因素是仪器在交验过程中最常见的问题之一。了解产生误差的客观因素，有助于我们对产品的正确认识。对仪器性能的改进将起到重要作用。
很显然，对于定型产品而言，泥饼对密度值测量的影响是产生误差的主要因素，也成为我们重点研究的对象。不断跟踪先进技术，完善基础研究工作，是提高产品性能和促进新产品研制的主要工作。
参考文献：
［１］胡澍，地球物理测井仪器［Ｍ］．北京：石油工业出版社．
１９８７．
参数决定了仪器的灵敏度和脊、肋角等参数，也就是上述的置，ｍ等参数，从而也就决定了仪器的结构形式，而一旦产品设计定型，其结构参数是不容易改变的。因此，人们通过不断提高加工精度来控制由该项引起的误差，以提高仪器的一致性能。
对由泥饼引起的误差，是所有误差因素中最重要也是最关键的因素。因为，由此建立的补偿模式将影响仪器的测量性能，从而影响对地层的判断。这是各
示Ｌ２ｊ，ＢａｋｅｒＨｕ曲∞唧公司在数百个实验数据的基
础上用非线性脊肋图标定随钻岩性密度测井仪；Ｈａｌ．
石油仪器研制公司着力解决的难题之一。有资料显
［２］彭琥．２０世纪９０年代核测井进展［ｊ］，测井技术，２００ｌ，
（１）．
１ｉｈｔｔｏｎ公司不再使用二维脊肋图，改用解四维方程
组的方法来完成泥饼补偿，求得地层密度及其校正
值；ｓｃＩｌｌ—妇智ｅｒ公司则把仪器的响应做成地层和环境参数的函数，在参数正演模型的基础上，用迭代优化
作者简介：邦嗣杰（１９６６一），男，高级工程师，１９船年毕业于天津大学船舶工程系。现从事石油测井仅器设计开发工作。获部级＝等奖成果一项。发表论文２篇。
法反演算法得出不受泥饼影响的地层密度值。上述
万方数据
新型γ闪烁料位(物位)控制系统的设计
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
张利光， 田彦民， 董强
第七一八研究所,河北,邯郸,056027舰船科学技术
SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY2003，25(z1)0次
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