CN101074938B - 双端水分测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明在中子测定装置上采用两个慢中子探测器共同测量。通过对物料水分分层时慢中子空间分布变化的充分考虑，合理地放置两个慢中子的探测位置，用两个慢中子探测器的耦合计数参与水分测量，解决了由于物料水分分层对水分测量的影响，提高了水分测量的准确度，对现场的适应性更强。本发明可用于矿山、冶金、建材、煤炭等众多领域对皮带输送机输送的物料进行在线测量，以便实现水分的自动调节，完成生产过程的自动控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种核探测技术和自动化检测方法，具体涉及一种皮带物料水分在线测量方法。
背景技术
在矿山、冶金、建材、煤炭等众多领域需要对皮带输送机输送的物料进行水分在线测量，以便实现水分的自动调节，完成生产过程的自动控制。目前应用在现场皮带输送机上的中子水分仪通常都是透射式中子水分仪，它是利用中子和γ射线透射法联合测定密度和含水。这种方式一般都是两个放射源和两个探测器均放置在被测物料上下两侧，利用水对快中子的慢化作用，测量快中子的慢化数量来反映探测空间物料的含水总量，用闪烁体探测器接收γ射线测量物料的质量厚度来参与水分的计算。整套装置测量精度比较高，对现场物料的适应能力也比较强。但当所测物料水分分层时，测量有一定的误差。这是由于中子与物料作用时除慢化作用外还发生散射、吸收作用，这些作用使得在同样的含水量下，水分在物料中分层时中子探测器测得的计数有变化，给测量水分带来一定的误差。现场测量时可能会遇见以下情况：厂区除尘灰或者是冲洗厂区后的矿粉淤泥回收再加回到输送皮带上；造球时，未成球的返矿需要重新加回到输送皮带上；一条主皮带上的物料经过两个混料机加水混合后由两个出料口加到一条皮带上。当发生这些情况时，输送皮带上的物料水分分层，引起测量水分误差。
发明内容
本发明针对目前皮带物料在线水分测量方法存在的不足，提出一种适应性更强的水分测量方法。
解决上述技术问题所采取的具体措施是：一种双端水分测量方法，其特征在于：在检测物料上方设有γ射线发生器，在物料下方设有γ射线闪烁体探测器；在γ射线闪烁体探测器一侧设有快中子发生器，安放在物料下方中间位置，端一慢中子探测器靠近快中子发生器横向放在物料下方中间位置，端二慢中子探测器横向放在物料上方中间位置，探测器数据输出连接主机，主机按预先装入的计算程序进行计算，计算结果在显示器上显示。
已有的在线水分测量装置为一个中子源和一个中子探测器并分别在被测物料的两侧，经蒙特卡罗模拟并在实验测量中证实：当中子源和中子探测器在被测物料同侧时，水分分层给中子计数带来的影响与中子源和中子探测器分别在被测物料的两侧时水分分层给中子计数带来的影响刚好相反。据此提出双端水分测量方法，即由快中子发生器发射快中子，端一慢中子探测器用来探测散射慢中子，端二慢中子探测器用来探测透射慢中子，用端一、端二两个慢中子探测器的耦合计数来参与水分测量。
一、蒙特卡罗模拟
采用下述模拟方法，对不同水分分布状态的物料进行模拟计算，比较本发明方法与常规测量方法的测量误差。
模拟方法：
1、物料中水分分布：将物料中水分分布分三种：均匀分布；上层物料水分高于下层物料水分即上湿下干分布；上层物料水分低于下层物料水分即上干下湿分布。
2、水分模拟方法；模拟散射式测量：散射式测量为常规方法，即中子探测器和中子源在物料同侧；模拟透射式测量：透射式测量为常规方法，即中子探测器和中子源在物料两侧；模拟双端式测量：双端式测量为本发明方法，即一个中子探测器和中子源在物料同侧，另一个中子探测器在物料另一侧。
模拟数据：
水分分布
模拟三种测量方法所得数据：
散射式测量模拟
透射式测量模拟
双端式测量模拟
二、实验测量
采用下述实验方法，对不同水分分布状态的物料进行测量，比较本发明方法与常规测量方法的测量误差。
实验方法：
1、物料中水分分布；取两个容积相同的容器，在容器中加入等量物料，以此视为两层物料，分别向物料中加入定量的水。在两个容器中加入等量的水，视为均匀分布；将水不等量加入容器中，水量多的容器置于水量少的容器上面，视为上湿下干分布；反之为上干下湿分布。
2、水分测量方法：散射式测量：常规方法，即中子探测器和中子源在物料同侧；透射式测量：常规方法，即中子探测器和中子源在物料两侧；双端式测量：本发明方法，即一个中子探测器和中子源在物料同侧，另一个中子探测器在物料另一侧。
实验数据：
水分分布
三种测量方法所得数据；
散射式测量
透射式测量
双端式测量
从以上蒙特卡罗模拟及实验测量数据可看出，三种方法当物料中水分均匀时所测水分值比较准确，误差小。如果物料中水分分层：1.对于散射式测量：上干下湿分布时，所测水分值比真实水分值偏高。上湿下干分布时，所测水分值比真实水分值偏低；2.对于透射式测量：上干下湿分布时，所测水分值比真实水分值偏低。上湿下干分布时，所测水分值比真实水分值偏高；3.对于双端式测量：上干下湿分布和上湿下干分布时，所测水分值与真实值偏差都比较小。
散射式测量与透射式测量相比，物料水分分层所引起的测量偏差效应正好相反。利用这一特性，如果采用双端式测量，则有效地削弱了前两种测量方式的这种偏差效应。通过蒙特卡罗模拟及实验测量的结果，说明双端式测量有效地降低了由于物料中水分分层所引起的测量误差，提高了测量准确度。
本发明的有益效果：
本发明在中子测定装置上采用两个慢中子探测器共同测量。通过对物料水分分层时慢中子空间分布变化的充分考虑，合理地放置两个慢中子的探测位置，用两个慢中子探测器的耦合计数参与水分测量，解决了由于物料水分分层对水分测量的影响，提高了水分测量的准确度，对现场的适应性更强。
本发明可用于矿山、冶金、建材、煤炭等众多领域对皮带输送机输送的物料进行在线测量，以便实现水分的自动调节，完成生产过程的自动控制。
附图说明
图1为本发明实施例测量装置示意图
图中：1快中子发生器 2端一慢中子探测器 3端二慢中子探测器 4物料5固定框体 6γ射线发生器 7γ射线闪烁体探测器 8固定支架 9主机 10显示器
具体实施方式
本发明的双端水分测量方法所采用的检测装置由γ射线测定装置、中子测定装置和数据处理装置三部分组成。其中γ射线测定装置与常规测定相同，中子测定装置为本发明采用己有原器件组成的水分测量装置，数据处理装置为常规装置。其装置结构关系是：γ射线测定装置是在固定支架8上部装有γ射线发生器6，在下部装有γ射线闪烁体探测器7；中子测定装置是在固定框体5上装有快中子发生器1，在快中子发生器1外侧装有端一慢中子探测器2，在快中子发生器1上部装有端二慢中子探测器3；数据处理装置是由带有智能板卡的工业计算机9和显示器10组成；γ射线闪烁体探测器7的信号输出线与工业计算机9相连接；端一慢中子探测器2和端二慢中子探测器3的信号输出线与工业计算机9相连接；端二慢中子探测器3可以为一个或两个；上述检测装置在对皮带输送机输送的物料进行在线水分测量，其装置布置和测量方法是：将γ射线发生器6置于物料4上面中间位置，γ射线闪烁体探测器7横向置于物料4下面中间位置。快中子发生器1置于物料4下面中间位置。端一慢中子探测器2靠近快中子发生器1横向置于物料4下面中间位置。端二慢中子探测器3横向置于物料4上面中间位置；当物料4通过检测装置，γ射线发生器6发出的γ射线透过物料4被γ射线闪烁体探测器7接收，快中子发生器1发出的快中子经物料慢化后分别被端一慢中子探测器2和端二慢中子探测器3接收，γ射线闪烁体探测器7、端一慢中子探测器2和端二慢中子探测器3的信号送入工业计算机9采集并按常规存入计算机的计算方法进行处理运算，计算结果在显示器10上显示。
现以本发明方法在皮带上进行多点测量，并与散射式、透射式测量方法比较，其数据如下：
Claims (1)
1.一种双端水分测量方法，其特征在于：在物料上方设有γ射线发生器，在物料下方设有γ射线闪烁体探测器；在γ射线闪烁体探测器一侧设有快中子发生器，安放在物料下方中间位置，端一慢中子探测器靠近快中子发生器横向放在物料下方中间位置，端二慢中子探测器横向放在物料上方中间位置，探测器数据输出连接主机，主机按预先装入的计算程序进行计算，计算结果在显示器上显示。
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| JP特开2005-257658A 2005.09.22 |
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| 田玉冰 等.脉冲中子法检测煤的全水分.东北师大学报自然科学版36 3.2004,36(3),30-35. |
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