CN102507374B - 一种核子煤炭堆密度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种核子煤炭堆密度检测装置，包括：箱体；设置于箱体内的屏蔽体，该屏蔽体内设置有腔体、通孔和准直口；设置于箱体内的电机；设置于屏蔽体的腔体内的内转子，内转子上设置有凹槽和主轴，主轴的一端穿过屏蔽体上的通孔与电机的轴承连接；设置于凹槽内的伽马放射源；设置于箱体内、与控制电路连接的伽马探测器。本发明公开的核子煤炭堆密度检测装置在进行煤炭堆密度检测时，不需要装卸煤炭，既减轻了工作人员的工作强度，也不会因人为原因改变煤炭的松紧度，避免煤炭堆密度测量的过程中出现偏差，进而提高测量的准确度，同时检测过程耗时极短，缩短了测量周期。

Description

一种核子煤炭堆密度检测装置

技术领域

本发明属于密度检测技术领域，尤其涉及一种核子煤炭堆密度检测装置。

背景技术

煤炭的密度是计算煤炭存储量的重要参数。在大型的煤场中，需要对不同种类的煤炭分别测定其密度。

目前，对煤炭堆密度的测量主要有两种方法：一、煤炭堆密度小容器测定方法，将煤炭装入容积为200升的小容器中，对装满煤炭的小容器进行称重，去除小容器的重量后计算煤炭的密度；二、煤炭堆密度大容器测定方法，将煤炭装入载重3吨以上的卡车，对装满煤炭的卡车进行称重，去除卡车的重量后计算煤炭的密度。这两种测量煤炭堆密度的方法，均是将煤炭装入已知容积的容器，对装满煤炭的容器进行称重后，再去除容器的质量，根据得到的煤炭的重量和容器的容积计算煤炭的密度。

但是，上述两种测量煤炭堆密度的方法存在缺陷：测量过程中要通过工作人员的人工操作将煤炭装入容器内，加重了工作人员的工作强度，并且装卸煤炭的过程耗时较长，导致整个测量周期耗时较长，并且，将煤炭装入容器的过程中，煤炭的松紧度会发生改变，导致煤炭堆密度的测量出现误差，进而造成测量精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种核子煤炭堆密度检测装置，无需工作人员装卸煤炭，从而降低了工作人员的工作强度，并缩短测量周期，同时测量过程不会改变煤炭的松紧度，提高测量精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种核子煤炭堆密度检测装置，包括：箱体；设置于所述箱体内的屏蔽体，所述屏蔽体的内部设置有腔体，所述屏蔽体还设置有通孔和贯穿所述屏蔽体的底面与所述腔体的准直口；设置于所述箱体内的电机；设置于所述屏蔽体的腔体内的内转子，所述内转子上设置有凹槽和主轴，所述主轴的一端穿过所述屏蔽体上的通孔与所述电机的轴承连接；设置于所述凹槽内的伽马放射源；设置于所述箱体内的伽马探测器；所述核子煤炭堆密度检测装置以伽马射线来检测煤炭堆的密度。

优选的，在上述核子煤炭堆密度检测装置中，所述主轴位于所述内转子的中心位置。

优选的，在上述核子煤炭堆密度检测装置中，还包括控制电路和显示模块；所述控制电路分别与所述电机和伽马探测器连接，用于控制所述电机和伽马探测器的运行，并根据所述伽马探测器输出的电脉冲信号确定煤炭堆的密度；所述显示模块与所述控制电路连接、设置于所述箱体外部，用于显示所述煤炭堆的密度。

优选的，在上述核子煤炭堆密度检测装置中，还包括探测器护筒和温度传感器；所述伽马探测器和所述温度传感器设置于所述探测器护筒内；所述温度传感器与所述控制电路连接。

优选的，在上述核子煤炭堆密度检测装置中，还包括与所述控制电路连接的状态指示灯，所述状态指示灯设置于所述箱体的外部。

优选的，在上述核子煤炭堆密度检测装置中，还包括第一射频通信模块和遥控器；所述第一射频通信模块设置于所述箱体的外部，与所述控制电路连接；所述遥控器包括处理器、分别与所述处理器连接的显示屏组件、键盘组件和第二射频通信模块。

优选的，在上述核子煤炭堆密度检测装置中，还包括密封罩和距离感应报警模块，所述遥控器还包括防盗信号发射模块；所述防盗信号发射模块与所述距离感应报警模块无线连接，当所述距离感应报警模块无法接收到所述防盗信号发射模块发射的测试信号时触发报警功能。

优选的，在上述核子煤炭堆密度检测装置中，所述密封罩为聚乙烯罩。

优选的，在上述核子煤炭堆密度检测装置中，所述遥控器中还包括与所述处理器连接的蓝牙模块。

优选的，在上述核子煤炭堆密度检测装置中，所述箱体的上盖和底板由铝板制成。

由此可见，本发明的有益效果为：利用本发明公开的核子煤炭堆密度检测装置对煤炭堆进行密度检测时，只需要将核子煤炭堆密度检测装置设置于煤炭堆的上方，而不需要装卸煤炭，一方面减轻了工作人员的工作强度，另一方面也不会因为人为原因改变煤炭的松紧度，避免了煤炭堆密度测量的过程中出现偏差，进而提高测量的准确度，同时本发明公开的核子煤炭堆密度检测装置利用伽马射线实现密度检测，检测过程耗时极短，缩短了测量周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的核子煤炭堆密度检测装置的结构示意图；

图2为图1所示核子煤炭堆密度检测装置中屏蔽体的结构示意图；

图3为图2所示屏蔽体的A-A向剖视图；

图4为本发明实施例二公开的核子煤炭堆密度检测装置的结构示意图；

图5为本发明实施例三公开的核子煤炭堆密度检测装置中主机的结构示意图；

图6为本发明实施例四公开的核子煤炭堆密度检测装置中主机的结构示意图；

图7为本发明实施例四公开的核子煤炭堆密度检测装置中遥控器的结构示意图；

图8为本发明实施例五公开的核子煤炭堆密度检测装置中主机的结构示意图；

图9为本发明实施例五公开的核子煤炭堆密度检测装置中遥控器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种核子煤炭堆密度检测装置，无需工作人员装卸煤炭，从而降低了工作人员的工作强度，并缩短测量周期，同时测量过程不会改变煤炭的松紧度，提高测量精度。

实施例一

参见图1、图2和图3，图1为本发明实施例一公开的核子煤炭堆密度检测装置的结构示意图，图2为图1所示核子煤炭堆密度检测装置中屏蔽体的结构示意图，图3为图2所示屏蔽体的A-A向剖视图。

该核子煤炭堆密度检测装置包括箱体1、屏蔽体2、内转子3、电机4、伽马放射源5和伽马探测器6。

其中，屏蔽体2、内转子3、电机4、伽马放射源5和伽马探测器6均设置于箱体1内。屏蔽体2由铅制成，在其内部设置有腔体21，在屏蔽体2上还设置有通孔23、以及贯穿其底面22和腔体21的直准口24。电机4设置于屏蔽体2的外部。内转子3设置于屏蔽体2的腔体21内，内转子3上设置凹槽31和主轴32，伽马放射源5设置于凹槽31内，主轴32的一端穿过屏蔽体2上的通孔23与电机4的轴承41连接（内转子3和电机4的连接关系如图2和图3所示），主轴32的另一端定位于屏蔽体2的侧壁上。

下面对上述核子煤炭堆密度检测装置的工作过程进行说明。

核子煤炭堆密度检测装置在非工作状态时，内转子3的凹槽31远离屏蔽体2上的准直口24，设置于内转子3的凹槽31内的伽马放射源5放射出的伽马射线（伽马光子）被屏蔽体2屏蔽，优选为图1中所示的位置，即内转子3的凹槽31指向正上方。在非工作状态，伽马放射源5被置于凹槽31与屏蔽体2内壁形成的封闭空间内，可以最大程度地屏蔽伽马射线，减小泄漏量。

对煤炭进行密度检测时，将核子煤炭堆密度检测装置设置于待检测煤炭堆的上方，控制电机4开始运转，同时控制伽马探测器6开启，电机4的轴承41带动内转子以主轴32为轴旋转，直至内转子3的凹槽31旋转至准直口24处。此时，伽马放射源5发射出的伽马射线从准直口24射出，并照射至下方的煤炭堆，其中一部分伽马射线被煤炭吸收，另一部分伽马射线在煤炭堆上发生康普顿散射，部分发生散射的伽马射线被伽马探测器6捕获，伽马探测器6将捕获到的伽马射线转换为电脉冲信号，该电脉冲信号反映了伽马射线的强度信息，伽马射线强度与煤炭堆密度之间呈近似指数关系，根据接收到的电脉冲信号确定煤炭堆的密度。

在完成对煤炭堆的检测后，控制电机4反转，电机4的轴承41带动内转子以主轴32为轴旋转，直至内转子3的凹槽31远离屏蔽体2的准直口24，控制伽马探测器6关闭。

本发明上述公开的核子煤炭堆密度检测装置，在对煤炭堆进行密度检测时，只需要将核子煤炭堆密度检测装置设置于煤炭堆的上方，而不需要装卸煤炭，一方面减轻了工作人员的工作强度，另一方面也不会因为人为原因改变煤炭的松紧度，避免了煤炭堆密度测量的过程中出现偏差，进而提高测量的准确度，同时本发明公开的核子煤炭堆密度检测装置利用伽马射线实现密度检测，检测过程耗时极短，缩短了测量周期。

实施例二

参见图4，图4为本发明实施例二公开的核子煤炭堆密度检测装置的结构示意图。

该核子煤炭堆密度检测装置包括箱体1、屏蔽体2、内转子3、电机4、伽马放射源5、伽马探测器6、显示模块7和控制电路（图中未示出）。仅就与图1所示核子煤炭堆密度检测装置的区别之处进行说明。

在煤炭堆密度检测装置中进一步设置控制电路和显示模块7，该控制电路分别与电机4、伽马探测器6和显示模块7连接，用于控制电机4和伽马探测器6的运行，并根据伽马探测器6输出的电脉冲信号确定煤炭堆的密度，显示模块7用于显示由控制电路确定的煤炭堆密度。其中，控制电路设置于箱体1的内部，而显示单元7设置于箱体1的外部。

对煤炭进行密度检测时，控制电路向电机4的驱动电路和伽马探测器6发出控制指令，控制电机4开始运转，同时控制伽马探测器6开启，电机4的轴承41带动内转子以主轴32为轴旋转，直至内转子3的凹槽31旋转至准直口24处。此时，伽马放射源5发射出的伽马射线从准直口24射出，并照射至下方的煤炭堆，其中一部分伽马射线被煤炭吸收，另一部分伽马射线在煤炭堆上发生康普顿散射，部分发生散射的伽马射线被伽马探测器6捕获，伽马探测器6将捕获到的伽马射线转换为电脉冲信号，该电脉冲信号反映了伽马射线的强度信息。之后，伽马探测器6将该电脉冲信号传输至控制电路，伽马射线强度与煤炭堆密度之间呈近似指数关系，控制电路根据接收到的电脉冲信号确定煤炭堆的密度，并驱动与之连接的显示模块7显示煤炭堆的密度。

在完成对煤炭堆的检测后，控制电路再次向电机4的驱动电路和伽马探测器6发出控制指令，控制电机4反转，电机4的轴承41带动内转子以主轴32为轴旋转，直至内转子3的凹槽31远离屏蔽体2的准直口24，控制伽马探测器6关闭。

本发明上述公开的核子煤炭堆密度检测装置，控制电路可以采用单片机或其他集成电路实现，控制电路可以根据伽马探测器6输出的电脉冲信号确定煤炭堆密度，并驱动显示模块7进行显示，工作人员可以通过显示模块7直观的获取煤炭堆密度信息，而无需借助其他辅助计算工具。

实施例三

参见图5，图5为本发明实施例三公开的核子煤炭堆密度检测装置的结构示意图。

该核子煤炭堆密度检测装置包括箱体1、屏蔽体2、内转子3、电机4、伽马放射源5、伽马探测器6、显示模块7、控制电路（图中未示出）、探测器护套8和温度传感器9。仅就与图2所示核子煤炭堆密度检测装置的区别之处进行说明。

在煤炭堆密度检测装置中进一步设置温度传感器9和探测器护套8，该温度传感器9和伽马探测器6设置于探测器护套8内，同时温度传感器9与控制电路连接。

伽马探测器6在工作过程中，会受到工作环境温度的影响，导致其测量结果出现偏差。因此，在伽马探测器6处设置温度传感器9，温度传感器9检测伽马探测器6所处环境的温度，之后将检测到的环境温度传输至控制电路，控制电路在计算煤炭堆密度的过程中根据环境温度进行温度漂移校正，提高对煤炭堆密度的检测精度。

实施例四

参见图6和图7，图6为本发明实施例四公开的核子煤炭堆密度检测装置中主机的结构示意图，图7为本发明实施例四公开的核子煤炭堆密度检测装置中遥控器的结构示意图。

该核子煤炭堆密度检测装置包括主机和遥控器12。其中，主机包括箱体1、屏蔽体2、内转子3、电机4、伽马放射源5、伽马探测器6、显示模块7、控制电路（图中未示出）、探测器护套8、温度传感器9、状态指示灯10和第一射频通信模块11。仅就与图5所示煤炭堆密度检测装置的区别之处进行说明。

第一射频通信模块11设置于箱体1的外部，同时与控制电路连接。

遥控器12包括处理器（图中未示出）、显示屏组件121、键盘组件122和射频通信模块123。其中，显示屏组件121的驱动电路、键盘组件122的连接线、以及第二射频通信模块123分别与处理器连接。

控制电路获得的煤炭堆密度信息传输至第一射频通信模块11，之后第一射频通信模块11将密度信息转换为无线信号发出；遥控器12中的第二射频通信模块123接收到密度信息后，将其转换为电信号，并传输至处理器；处理器接收到电信号形式的密度信息后，驱动显示屏组件121进行显示。工作人员可以在遥控器12上获取煤炭堆的密度信息，而无需到箱体1处，避免从屏蔽体2泄露的微量的伽马射线可能对人体造成的损害。

同时，工作人员也可以通过遥控器12实现远程开启或关闭。工作人员使用遥控器12上的键盘组件122发出开启指令或关闭指令，具体可以在键盘上设置开启键和关闭键；处理器检测到按键被按下后，形成相应的控制指令，并传输至第二射频通信模块123；第二射频通信模块123将接收到的电信号形式的控制指令转换为无线信号并发出；设置于箱体1上的第一射频通信模块11接收第二射频通信模块123发出的无线信号，将其转换为电信号，之后传输至控制电路；控制电路根据从第一射频通信模块11获得的指令信号对电机4和伽马放射源5进行控制，实现开启或关闭。工作人员可以通过遥控器12对检测过程进行控制，而无需到箱体1处，避免从屏蔽体2泄露的微量的伽马射线可能对人体造成的损害。

优选的，在箱体1的外部设置状态指示灯10，该状态指示灯10与控制电路连接。状态指示灯10可以在控制电路的控制下对核子煤炭堆密度检测装置的状态进行显示，例如：当核子煤炭堆密度检测装置处于运行状态时，状态指示灯10点亮，当核子煤炭堆密度检测装置处于关停状态时，状态指示灯10熄灭。

实施例五

参见图8和图9，图8为本发明实施例五公开的核子煤炭堆密度检测装置的结构示意图，图9为本发明实施例五公开的核子煤炭堆密度检测装置中遥控器的结构示意图。

该核子煤炭堆密度检测装置包括主机和遥控器12。其中，主机包括箱体1、屏蔽体2、内转子3、电机4、伽马放射源5、伽马探测器6、显示模块7、控制电路（图中未示出）、探测器护套8、温度传感器9、状态指示灯10、第一射频通信模块11、距离感应模块13、密封罩14和把手15。仅就与图6所示核子煤炭堆密度检测装置的区别之处进行说明。

距离感应报警模块13和第一射频通信模块11设置于密封罩14中，遥控器12中进一步设置防盗信号发射模块124。其中，防盗信号发射模块124持续发射具有特定频率的信号，距离感应报警模块13接收该特定频率的信号，并在无法接收到该特定频率的信号时，触发报警功能。

不法分子对核子煤炭堆密度检测装置中的主机进行偷盗过程中，当主机与遥控器12之间的距离超过一定距离（通常为10米～25米）时，距离感应报警模块13将无法接收到防盗信号发射模块124发出的信号，此时距离感应报警模块13触发其报警功能，发出报警信号。报警信号可以为声音信号，也可以是灯光提示信号。

为了避免不法分子将距离感应报警模块13从箱体1上摘除，从而避免触发报警功能，可以将距离感应报警模块13和第一射频通信模块11设置于密封罩14中。

优选的，可以在箱体1上设置把手15，便于工作人员移动主机。

优选的，可以在遥控器12中进一步设置与处理器连接的蓝牙模块125，处理器获取到的煤炭堆的密度信息可以通过蓝牙模块125传输至其他终端设备。

在本发明公开核子煤炭堆密度检测装置中，密封罩14的制作材料可以为聚乙烯、聚氯乙烯等对射频信号无屏蔽效果的材料。箱体1的底板可以为铝、铝合金等对伽马射线影响较小的轻质金属。优选的，箱体1的上盖和底板由铝板制作。另外，箱体1除上盖和底板之外的其他部分可以采用钢板制作，保证箱体的强度。

在上述各实施例公开的核子煤炭堆密度检测装置中，优选的，内转子3的主轴31设置于内转子3的中心位置。内转子3在以主轴31为轴旋转的过程中，当主轴31设置于内转子3的中心位置时，内转子3需要的旋转空间是最小的，相应的屏蔽体2上的腔体21的空间也是最小的，在保证屏蔽体2的侧壁厚度不变的情况下，当腔体21的体积减小时，也可以减小屏蔽体2的体积，从而减少了屏蔽体2的耗材，进而降低了屏蔽体2的重量。

在上述各实施例公开的核子煤炭堆密度检测装置中，优选的，伽马放射源5放射出的伽马射线的出射方向不与地面垂直，即伽马射线的出射方向不与地面垂线平行，可以使得更多的伽马射线被伽马探测器6捕获。实施中，可以通过根据伽马射线的出射方法确定准直口24在底面22上的位置，也可以适当增大准直口24的尺寸，保证伽马射线可以从准直口24射出。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种核子煤炭堆密度检测装置，其特征在于，包括：

箱体；

设置于所述箱体内的屏蔽体，所述屏蔽体的内部设置有腔体，所述屏蔽体还设置有通孔和贯穿所述屏蔽体的底面与所述腔体的准直口；

设置于所述箱体内的电机；

设置于所述屏蔽体的腔体内的内转子，所述内转子上设置有凹槽和主轴，所述主轴的一端穿过所述屏蔽体上的通孔与所述电机的轴承连接，工作时，电机的轴承带动内转子以主轴为轴旋转，使内转子的凹槽旋转至准直口时，伽马放射源发射的伽马射线从准直口射出；

设置于所述凹槽内的伽马放射源；

设置于所述箱体内的伽马探测器；

所述核子煤炭堆密度检测装置以伽马射线来检测煤炭堆的密度。

2.根据权利要求1所述的核子煤炭堆密度检测装置，其特征在于，所述主轴位于所述内转子的中心位置。

3.根据权利要求1所述的核子煤堆密度检测装置，其特征在于，还包括控制电路和显示模块；

所述控制电路分别与所述电机和伽马探测器连接，用于控制所述电机和伽马探测器的运行，并根据所述伽马探测器输出的电脉冲信号确定煤炭堆的密度；

所述显示模块与所述控制电路连接、设置于所述箱体外部，用于显示所述煤炭堆的密度。

4.根据权利要求3所述的核子煤炭堆密度检测装置，其特征在于，还包括探测器护筒和温度传感器；

所述伽马探测器和所述温度传感器设置于所述探测器护筒内；

所述温度传感器与所述控制电路连接。

5.根据权利要求4所述的核子煤炭堆密度检测装置，其特征在于，还包括与所述控制电路连接的状态指示灯，所述状态指示灯设置于所述箱体的外部。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的核子煤炭堆密度检测装置，其特征在于，还包括第一射频通信模块和遥控器；

所述第一射频通信模块设置于所述箱体的外部，与所述控制电路连接；

所述遥控器包括处理器、分别与所述处理器连接的显示屏组件、键盘组件和第二射频通信模块。

7.根据权利要求6所述的核子煤炭堆密度检测装置，其特征在于，还包括密封罩和距离感应报警模块，所述遥控器还包括防盗信号发射模块；

所述第一射频通信模块和所述距离感应报警模块设置于所述密封罩内；

所述防盗信号发射模块与所述距离感应报警模块无线连接，当所述距离感应报警模块无法接收到所述防盗信号发射模块发射的测试信号时触发报警功能。

8.根据权利要求7所述的核子煤炭堆密度检测装置，其特征在于，所述密封罩为聚乙烯罩。

9.根据权利要求6所述的核子煤炭堆密度检测装置，其特征在于，所述遥控器中还包括与所述处理器连接的蓝牙模块。

10.根据权利要求1所述的核子煤炭堆密度检测装置，其特征在于，所述箱体的上盖和底板由铝板制成。

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