CN1248697A - 一种物料的高精度测量方法及用该方法制造的核子秤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料的高精度测量方法,将现通用核子秤采用的测量公式F=K(LnU_i/U_o)中的常量系数根据所述物料的流量变化、在所述输送装置上所处的不同位置、堆积形状以及γ射线散射等因素的影响来动态修正,其计算公式为F=b_i+K_iLn(U_i/U_o)或F=a₀+a₁LnU_i/U_o+a₂(LnU_i/U_o)²+…a_k(LnU_i/U_o)^k；本发明还利用该方法制造了一种高精度核子秤,其优点是:测量精度高,适用的流量范围大，应用领域广泛,稳定性好。

Description

一种物料的高精度测量方法及用该方法制造的核子秤

本发明涉及一种物料的测量方法，尤其涉及用核射线测量物料重量的方法以及用该方法制造的高精度核子秤。

核子秤是基于物质对γ射线吸收原理研制成的。各种物质都对γ射线有吸收作用，物质越多，吸收γ射线越多。反之物质越少吸收的γ射线也越少。因此，根据物质吸收γ射线的多少就可以测出物质的多少。

根据图1可知核子秤的工作原理如下：

核子秤秤体支架上方放置γ射线源，支架下方放置γ射线探测器，输送带与物料在支架中间穿过。γ射线放射源稳定地发射出γ射线，其强度为常数，当皮带上无物料时，γ射线探测器接收的γ射线也是一个常数，此时探测器输出的电压为U₀；当皮带上有物料时，放射源发射的γ射线一部分被物料吸收，其余部分穿过物料被γ射线探测器接收，此时探测器输出电压为U_i。根据物质对γ射线吸收定律可知：

U₀U_i与物料有如下关系： $U_i=U_0{e}^{-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρd}}---\left(1\right)$ 式中U₀--无物料时γ射线探测器输出电压

U_i--有物料时γ射线探测器输出电压

μ_ρ--物料对γ射线的质量吸收系数

ρ--物料密度

d--物料厚度移项，同时在指数上乘以S/S得 $\frac{U_i}{U_0}=e^{-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρdS}/S}$

W＝ρds $\frac{U_i}{U_0}=e^{-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\ρ}}W/S}---\left(2\right)$

S--物料在皮带上占有的面积将(2)式两边取对数，并令W/S＝F，K＝-1/μ_ρ得： $F=K\×\mathrm{Ln}\frac{U}{U_0}---\left(3\right)$ 式中 F--物料负荷

 K--物料标定系数

 U₀--无物料时γ射线探测器输出电压

 U--有物料时γ射线探测器输出电压利用速度传感器可测出输送带的速度V，则输送带上物料流量P为：

      P＝FV输送带在一段时间内输送物料的累计量W_h为： $W_h=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_i{V}_i---\left(5\right)$

现有的核子秤在运用公式(3)时，将K视为常数，而实际上K不是个常数，它是随着皮带负荷的变化而变化的。因此，系数K，仅能在标定时的流量情况下，且在一定范围内适用。

2.根据物质对γ射线吸收定律得知，在γ射线为平行束的情况下，物质吸收γ射线符合以下规律： $N_i=B\×N_0\×e^{-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρd}}---\left(6\right)$ 式中N₀-无物质时，γ射线探测器接收的γ射线强度

N_i-有物质时，γ射线探测器接收的γ射线强度

ρ-物质密度

d-物质厚度

μ_ρ-物质的质量吸收系数

B-散射因子，与物质的d、ρ及γ射线的能量有关。

K≠常数的主要原因是，现有核子秤在应用物质对γ射线吸收定律时，对公式(6)进行了两点近似：(a).比较公式 $U_i=U_0{e}^{-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρd}}$ $N_i=B\×N_0\×e^{-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρd}}$ 认为B＝1，这样就忽略了γ射线散射的影响。事实上，当物料的密度越大，物料越厚时，散射的影响也就越大，这时B≠1；(b).运用公式 $N_i=B\×N_0\×e^{-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρd}}$ 的条件是γ射线必须为平行束，而实际上现有的核子秤用的是点源、扇形束。从图2中可知物料在不同位置吸收γ射线状况，物料在A处时，吸收的γ射线为c-d所在平面处，物料在B处时，吸收的γ射线为a-b所在平面处，显然c-d＞a-b。这便说明了物料堆积形状及物料所处不同位置对计量精度有影响的。

可见，现有的核子秤用的标定系数K，仅在标定时的流量情况下，且在一定范围内适用。物料堆积形状变化、物料所处位置不同以及散射因素的影响是制约现有核子秤计量精度不高的主要原因。

目前国内外核子秤生产厂家生产的如清大HCS-工控PC核子秤等产品均采用物料总重量方法来标定系数K，即先假定一个K值输入到核子秤主机，核子秤主机按公式(5)计算通过核子秤的物料量，假设在某一段时间内，核子秤计量的物料重量为W_h，然后，用标准秤将此物料称后得重量为W_标，利用W_h、W_标去修正前K值，修正后的K_修为：

将K_修值再输入计算机内，重复以上步骤可对K_修再进行修正，直到：

此种方法称为物料总重量标定法。不难看出，用此种方法标定系数K时，核子秤只记录物料重量，而未记录物料负荷变化情况，因此标定的系数K与输送带上物料负荷多少无关。因而现有核子秤不能根据负荷变化情况对系数K进行修正。

本发明的目的是提供一种消除流量变化、物料所处不同位置、物料堆积形状及散射等因素对计量精度影响的动态高精度测量方法，从而制造出高精度核子秤。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种物料的高精度测量方法，将所测物料置于输送装置上，在所述输送装置上方设置有γ放射源，在所述输送装置下方设置γ射线探测器，所述输送装置上连安装测速装置，所述γ射线探测器和测速装置分别与带有数据输入装置和数据输出装置的微机数据处理系统相连；首先根据有物料时所述γ射线探测器输出电压U_i及无物料时所述γ射线探测器输出电压U₀，计算出物料负荷F＝KLn(U_i/U₀)；其次利用所述测速装置测出的输送速度V，计算出所述物料的流量P＝FV；最后计算出所述输送装置在一段时间内的输送物料的累计量为 $W_h=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_i{V}_i$ 其特点在于：所述公式F＝KLn(U_i/U₀)中的系数K值，是根据所述物料的流量变化、在所述输送装置上所处的不同位置、堆积形状以及γ射线散射等因素的影响来动态修定的。

上述的测量方法，其特点在于所述系数K值是根据负荷法确定的：

负荷法就是在实物标定过程中，微机数据处理系统除计量物料总重量外，同时还记录输送带长度及输送带上物料负荷变化，据此确定系数K的方法。

具体标定系数K的步骤如下：(1)在被测物料上任意确定一点a，微机数据处理系统通过数据输入装置自动输入的测定数据，计算出所述输送装置的长度 、输送平均负荷Ln(U_i/U₀)_平均值和物实重量W＝F_iV_i；(2)将利用标准秤称得的物料重量W_标，通过数据输入装置的键盘输入微机数据处理系统内，计算出    

再利用K_a＝F_标a/Ln(U_i/U₀)_a平均值，求出在a点负荷下的标定系数K_a；改变物料负荷利用相同方法求出b，c，d点的K_b、K_c、K_d。

(3)得出F_标或者W_标、K与Ln(U_i/U₀)的函数关系F_标＝f(LnU_i/U₀)

(4)根据F_标＝f(LnU_i/U₀)修正F＝f(LnU_i/U₀)。

上述的测量方法，其特点在于：用变参数法—折线法将公式F_标＝f(LnU_i/U₀)修正为F＝b_i+K_iLn(U_i/U₀)，根据输送负荷去选择不同的系数K值

(1)确定测量点o，a，b，c，d，在图3中，将0a，ab，bc，cd，看成一些折线段，a，b，c，d诸点的坐标为已知，用两点决定一直线方法，可求得各折线段的斜率k_i与截距b_i，如：线段0a、ab、bc、cd、的斜率和截距分别为：k₁，0；K₂，b₂；k₃，b₃；k₄，b₄。

(2)在图4中，根据判断折线位置流程，微机数据处理系统将用测出的输送负荷Ln(U_i/U₀)去判断所测负荷所处在的折线段，然后选择所在线段的k_i与b_i按F＝b_i+K_iLnU_i/U₀。公式进行计算。

此外，上述的测量方法中还可用变参数法—多项式法将公式F_标＝f(LnU_i/U₀)修正为用多项式表示的F＝a₀+a₁LnU_i/U₀+a₂(LnU_i/U₀)²+…+a_k(LnU_i/U₀)^k

(1)确定测量点o，a，b，c，d任何一组两个变量的测量点(X_iY_i)，这里i＝1，2，3…n，都可用一个多项式a₀+a₁x+a₂x²+…+a_kx^k来描述。令Y＝F_标，X＝LnU_i/U₀，则F_标＝f(LnU_i/U₀)的测量点0(原点)，a，b，c，d便可以用一多项式表示；

(2)用最小二乘法求得多项式系数a₀，a₁...a_k，从而得到用多项式表示的核子秤计算公式：F＝a₀+a₁ LnU_i/U₀+a₂(LnU_i/U₀)²+...+a_k(LnU_i/U_o)^k由最小二乘法可求出a₀，a₁，a₂，......a_k步骤如下：正规方程为： $\left[\begin{array}{cccc}n& \mathrm{\Σ}{x}_i& \mathrm{\Λ}& \mathrm{\Σ}{x}_i^k\\ \mathrm{\Σ}{x}_i& \mathrm{\Σ}{x}_i^2& \mathrm{\Λ}& \mathrm{\Σ}{x}_i^{k+1}\\ M& M& \mathrm{\Λ}& M\\ \mathrm{\Σ}{x}_i^k& \mathrm{\Σ}{x}_i^{k+1}& \mathrm{\Λ}& {\mathrm{\Σx}}_i^{2k}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ M\\ a_k\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Σ}{y}_i\\ \mathrm{\Σ}{x}_i{y}_i\\ M\\ \mathrm{\Σ}{x}_i^k{y}_i\end{array}\right]$

展开式为： ${\mathrm{na}}_0+\mathrm{\Σ}{x}_i{a}_1+\mathrm{\Λ}+a_k\mathrm{\Σ}{x}_i^k=\mathrm{\Σ}{y}_i\mathrm{\Λ\Λ}---\left(1\right)$ $\mathrm{\Σ}{x}_i{a}_0+\mathrm{\Σ}{x}_i^2{a}_1+\mathrm{\Λ}+a_k\mathrm{\Σ}{x}_i^{k+1}=\mathrm{\Σ}{x}_i\mathrm{y\Λ\Λ}---\left(2\right)$ $\mathrm{\Σ}{x}_i^k{a}_0+\mathrm{\Σ}{x}_i^{k+1}{a}_1+\mathrm{\Λ}+a_k\mathrm{\Σ}{x}_i^{2k}=\mathrm{\Σ}{x}_i^k\mathrm{y\Λ\Λ}(k+1)$ 因测量点坐标x_i y_i  为已知，故可计算出∑x_I，∑x_i ²，......∑y_i，∑x_iy_i，∑x_i ^ky_i，......等数值，并将数值代入展开式(1)，(2)......(k+1)方程式，解展开式联立方程，便可求得系数a₀，a₁，a₂，a₃，...a_k。

为了进一步实现本发明的目的，本发明提供了一种利用上述方法制造的核子秤，由支架、安装在支架上端封装在铅罐内的γ放射源、安装在支架下端的γ射线探测器、置于γ放射源与γ射线探测器之间的物料输送装置、带有数据输入装置和数据输出装置的微机数据处理系统、与微机数据处理系统相连的测速装置及与微机数据处理系统相连的前置放大器组成，其特点在于：所述封装在铅罐内的γ放射源为2～7个，安装在所述支架上端，直线排列并且与所述γ射线探测器平行，采用多个γ放射源，使γ射线更接近于平行束，因而可减少流量变化，物料堆积形状及其所处不同位置对计量精度的影响。

上述的核子秤，其特点在于：所述封装在铅罐内的γ放射源可根据被测物料选用¹³⁷C_s、⁶⁰C_o、²⁴¹A_m三种不同放射源。

上述的核子秤，其特点在于：所述封装在铅罐内的¹³⁷C_sγ放射源的铅罐为φ160～200mm，屏蔽层厚度大于7cm。

上述的核子秤，其特点在于：所述γ射线探测器采用充氙薄壁长电离室，电离室长度为300～1500mm。

本发明具有的优点是：采用本发明提供的计算方法，本发明核子秤测量精度高，采用多个γ放射源使γ射线更接近于平行束，本发明核子秤适用的流量范围大，应用领域广泛，采用薄壁充氙长电离室及高稳定前置放大器，本发明核子秤稳定性好。

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1为现有技术核子秤示意图

图2为物料在不同位置吸收γ射线状况示意图

图3为F_标与LnU_i/U₀函数关系曲线

图4为判断折线位置流程图

图5为实施例中F_标与LnU_i/U₀函数关系曲线

图6为实施例中判断折线位置流程图

图7为本发明核子秤示意图

图8为γ放射源铅罐结构示意图

图9为微机数据处理系统框图

下面通过具体实施方案对本发明进一步阐述

1).负荷法：

假设，实物标定时测得核子秤零点U₀＝5V，输送带速度V＝1米/秒。用负荷法标定，确定a点步骤如下：

以小流量物料通过核子秤，微机数据处理系统开始对输送带长度L及输送带负荷F自动进行累积计算，待物料通过完毕后，假设微机数据处理系统测得            $F=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ln}\frac{U_i}{U_0}=0.1053$

标准秤称得的上述物料重量W_标＝1800kg，则F_标＝W_标/L＝1800kg/180m＝10kg/m，K＝10/0.10536＝94.96。而后依次改变物料流量，用同样方法，确定b、c、d点，其数据如下：

令F_标为纵坐标，令LnU_i/U₀为横坐标可确定出图5中的F_标与LnU_i/U₀函数关系曲线

从标定出的数据中，可以看出核子秤在物料负荷变化时K≠常数。2).变参数法：-折线法

用F＝b_i+K_i Ln U_i/U₀修正现有核子秤用的F＝f(Ln U_i/U₀)

  已知测量点0(原点)，a，b，c，d的坐标如下：

测量点坐标	0	a	b	c	d
						Yi＝F标(kg/m2)	0	10	21	33.1	47
Xi＝Ln Ui/U0	0	0.1053	0.2231	0.3566	0.5108

将0a，ab，bc，cd看成折线段，用两点决定一直线方法，求出各折线的截距与斜率：

折线段截距与斜率	oa	ab	bc	cd
					截距bi＝(y1x2-y2x1)/(x2-x1)	0	0.1691	0.7790	0.9533
斜率ki＝(y2-y1)/(x2-x1)	94.96	93.37	90.63	90.14

高精度核子秤计算公式：

这里b_i，k_i代表上述折线段的截距和斜率。核子秤首先测出输送带负荷，而后用此负荷判断其所处在的线段，

根据图6假设微机数据处理系统测得的负荷LnU_i/U₀＝0.3566，并利用此值进行如下判断：看LnU_i/U₀＝0.3566是否大于0.3566，结果“No”，接着再判断LnU_i/U₀＝0.3566是否大于0.2231，结果是”Yes”，则计算机按F＝0.0779+90.62LnU_i/U₀进行计算得出F＝33.0977，它与c点的纵坐标F_标＝33.1相符，误差δ＝(F-F_标)/F_标＝(33.0977-33.1)/33.1＝-0.006％，该误差远小于现有核子秤用F＝f(LnU_i/U₀)＝kLnU_i/U₀＝94.96×0.3566＝33.862算出的误差2.3％。同样可以对a、b、d点进行计算与比较。

3).变参数法：-多项式法

用多项式F＝a₀+^ka₁(LnU_i/U₀)+a₂(LnU_i/U₀)²+…+a_k(LnU_i/U₀)^k(k＝1，2，...k)修正现有核子秤用的F＝f(LnU_i/U₀)该公式现有核子秤取系数值为常数。

假定测量点仍为0、a、b、c、d，现用二次三项式F＝a₀+a₁(LnU_i/U₀)+a₂(LnU_i/U₀)²

计算步骤如下：

由最小二乘法可知，二次三项式的正规方程为： $\left[\begin{array}{ccc}n& \mathrm{\Σ}{x}_i& \mathrm{\Σ}{x}_i^2\\ \mathrm{\Σ}{x}_i& \mathrm{\Σ}{x}_i^2& \mathrm{\Σ}{x}_i^3\\ \mathrm{\Σ}{x}_i^2& \mathrm{\Σ}{x}_i^3& \mathrm{\Σ}{x}_i^4\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_0\\ a_1\\ a_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Σ}{y}_i\\ \mathrm{\Σ}{x}_i{y}_i\\ \mathrm{\Σ}{x}_i^2{y}_i\end{array}\right]$

展开式为：

na₀+∑x_ia₁+∑x_i ²a₂＝∑y_i              (1)∑x_ia₀+∑x_i ²a₁+∑x_i ³a₂＝∑x_iy_i       (2)∑x_i ²a₀+∑x_i ³a₁+∑x_i ⁴a₂＝∑x_i ²y_i    (3)

根据各测量点坐标计算有关数据如下：

测量点	XI	yi	xi 2	Xi 3	xi 4	Xiyi	xi 2yi
								0	0	0	0	0	0	0	0
A	0.1053	10	0.011088	0.0011675	1.2294*10-4	1.053	0.11088
								B	0.2231	21	0.049773	0.0111044	2.4774*10-3	4.6851	1.045233
C	0.3566	33.1	0.127163	0.045346	1.6171*10-2	11.8035	4.209095
								D	0.5108	47	0.260916	0.133276	6.8077*10-2	24.0076	12.26308
∑	1.1958	111.1	0.44894	0.190893	8.6848*10-2	41.5492	17.62828

将计算的数据代入(1)、(2)、(3)式得：

  5a₀+1.1958a₁+0.44894a₂＝111.1                (4)

  1.1958a₀+0.44894a₁+0.190893a₂＝41.5416       (5)

  0.44894a₀+0.190893a₁+0.086848a₂＝17.62828    (6)

解(4)、(5)、(6)三式联立方程求得a₀，a₁，a₂为：

        a₀＝0.019324

        a₁＝95.3145

        a₂＝-6.62383

本发明核子秤计算公式： $F=a_0+a_1\mathrm{Ln}\frac{U_i}{U_0}+a_2{\left(\mathrm{Ln}\frac{U_i}{U_0}\right)}^2$

                       ＝0.019324+95.3145(LnU_i/U₀)+(-6.62383)×(LnU_i/U₀)²现比较用多项式F＝a0₊a₁(LnU_i/U₀)+a₂(LnU_i/U₀)²和现有核子秤用的公式F＝f(LnU_i/U₀)＝k(LnU_i/U₀)计算所得结果：a).用多项式计算a、b、c、d各点的负荷F、物料累计重量W_h及误差δ。将a点的∑LnU_i/U₀＝0。1053代入多项式

F＝0.019324+95.3145×0.1053+(-6.62383)×(0.1053)²

 ＝9.982493kg/mW_h＝F×l＝9.982493kg/m×180m

    ＝1796.84kg，W_标＝1800kg误差δ＝(W_标-W_h)/W_标＝-0.23％用同样方法可求出b点、c点、d点的数据如表2b).用现有核子秤的公式F＝f(LnU_i/U₀)＝k(LnU_i/U₀)计算a、b、c、d各点的负荷F、物料累计重量W_h及误差δ。

这里K＝常数，它只能是a、b、c、d诸点中的某一点的k值，如取a点的K值

＝94.96，则F＝94.96(LnU_i/U₀)。

将a点的(LnU_i/U₀)＝0.1053代入上式，则F＝94.96×0.1053＝9.999kg/m，W_h＝F×l＝9.999kg/m×180m＝1799.8kg，W_标＝1800kg。误差δ＝(W_标-W_h)/W_标＝0.007％用同样方法可求出b点、c点、d点的数据如下

测量点		现有核子秤				高精度核子秤
										Fkg/m	Whkg	W标kg	δ％	Fkg/m	Whkg	W标kg	δ％
		a	0.1053	9.999	1799.8	1800	-0.007	9.9824	1796.8									1800	-0.23
b	0.2231									21.185	3177.8	3150	+0.88	20.954	3143.1	3150	-0.21
		c	0.3566	33.862	4402.1	4303	+2.3	33.166	4311.5									4303	+0.16
d	0.5108									48.021	5335.6	5172	+3.1	46.977	5167.5	5172	-0.08

可以看出，采用本发明方法制造的核子秤的精度较现有核子秤的精度有较大的提高。

4).核子秤：

I硬件部分：

在图中核子秤由支架1、γ放射源2、γ射线探测器3、输送装置4、微机数据处理系统5、微机输入装置6、微机输出装置7、测速装置8、前置放大器9组成。1.放射源

本发明核子秤采用3个放射源，使γ射线更接近平行束，从而减少流量变化、物料堆积形状及其所在不同位置对计量精度的影响。根据被测物料的情况可选用¹³⁷C_s(铯-137)、⁶⁰C_o(钴-60)、²⁴¹A_m(镅-241)三种不同放射源，其性能如下：

放射源	射线能量	半衰期	适用对象
				镅-241	0.06Mev	430年	小负荷，轻物质物料
铯-137	0.662Mev	30年	中等负荷，中等比重物料
				钴-60	1.25Mev	5.3年	大负荷，重物质物料

从图8可知封装γ放射源的铅罐，由铅罐本体10、吊钩11、旋塞12、准直孔13组成，¹³⁷C_sγ放射源封装在φ160×200mm铅罐内，屏蔽层厚度大于7cm，达到国家防护标准，正常使用不影响工作人员健康，¹³⁷C_sγ放射源的开关由旋塞控制，旋到“开”的位置，¹³⁷C_sγ射线通过准直孔射出，旋到“关”的位置，¹³⁷C_sγ射线几乎全部被铅罐屏蔽。2.γ射线探测器

γ射线的作用是将γ射线转换成电信号，其大小与γ射线的强度成正比。

γ射线探测器可采用专为高精度核子秤研制的充氙薄壁长电离室，也可采用现有核子秤用的充氩长电离室，前者较后者具有更高的灵敏度和较高的稳定性。电离室长度有300-1500mm多种规格，以适应不同宽度的输送带要求。3.输送装置

输送装置可采用皮带、搅龙、刮板、链斗等多种输送机4.前置放大器

前置放大器的作用是将电离室输出的10^-9-10^-10A电流信号放大为0-5v电压信号。放大器用AD-549运算放大器作主放，它具有高增益、高输入阻抗、低漂移，高稳定性等特点。5.测速装置

测速装置的作用是测量输送带速度，它是由从动轮或者编码器、小型直流发电机及支架组成。

如采用皮带工作时，皮带带动从动轮使直流发电机输出直流电压其大小正比于皮带度。

5.微机数据处理系统

6.采用研华80586CPU主板，从图9中可知微机数据处理系统配有TVGR显示卡、12位A/D板、12位D/A板、600兆硬盘、2个软盘驱动器、RC-232通讯接口以及键盘、打印机、显示器等，

该系统的作用：是进行数据采集、数据处理、计算、显示、打印、制表及控制管理等。

II软件部分，采用Windows95(98)编制软件a)数据采集

1).中断方式

2).采集速度5次/S，10次/S，将每次采集的数据相加，求出每秒采集的平均值，并用此值计算负荷、带速、流量、累计量；b)计算公式

采用本发明方法的计算公式F＝b_i+k_iU_i/U₀或 $F=a_0+a_1\mathrm{Ln}\frac{U_i}{U_0}+a_2{\left(\mathrm{Ln}\frac{U_i}{U_0}\right)}^2+\…\…a_k{\left(\mathrm{Ln}\frac{U_i}{U_0}\right)}^k$ c)定值与配比控制

d)打印与制表

可随时打印和定时打印，可打印各种计量数据、各种参数及小时、班、日、

月、年产量的各种报表；e)清除功能

可清除累计量、班产量、日产量，并重新开始计量；f)显示功能

可显示各种参数、计量数据、产量报表及工作状态；g)校对U₀功能

可人工校对U₀，也可自动校对U₀；h)通讯与联网功能

发明技术方案与现有核子秤性能比较

达到效果：核子秤以其稳定性好，维修量小而著称，广泛应用于建材、煤炭、冶金、化工、有色、粮食、烟草等行业，但由于其精度不高，通常只作为工艺秤使用。采用负荷法标定及变参数法制造的高精度核子秤的精度可达到0.5％以下(现有核子秤精度为1-3％)，这样便可满足商业用秤的要求，从而扩大了核子秤应用领域。例如，可用于沿海港口、内河沿岸的集散码头及沿岸工厂企业的散装物料装船、卸船。而过去大都是用船的吃水线计量，这样因计量不准而常常引起纠纷。因其产品价格低廉(约20万元)，可创造可观的经济效益。

Claims (8)

1、一种物料的高精度测量方法，将所测物料置于输送装置上，在所述输送装置上方设置有γ放射源，在所述输送装置下方设置γ射线探测器，所述输送装置上安装有测速装置，所述γ射线探测器和测速装置与带有数据输入装置和数据输出装置的微机数据处理系统相连；首先根据有物料时所述γ射线探测器输出电压U_i及无物料时所述γ射线探测器输出电压U₀，计算出物料负荷F＝KLn(U_i/U₀)；其次利用所述测速装置测出的输送速度V，计算出所述物料的流量P＝FV；最后计算出所述输送装置在一段时间内的输送物料的累计量为 $W_h=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_i{V}_i$

其特征在于：所述公式F＝KLn(U_i/U₀)中的系数K值，是根据所述物料的流量变化、在所述输送装置上所处的不同位置、堆积形状以及γ射线散射等因素的影响来动态修定的。

2、根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：所述系数K值是根据负荷法确定的：

(1)在被测物料负荷上任意确定一点a，微机数据处理系统通过数据输入装置自动输入的测定数据，计算出所述输送装置的长度L、输送平均负荷Ln(U_i/U₀)_平均值和物料重量W；

(2)将利用标准秤称得的物料重量W标，输入微机数据处理系统内，计算出

       再利用K_a＝F_标a/Ln(U_i/U₀)_a平均值，求出在a点负荷下的标定系数K_a；改变物料负荷利用相同方法求出b，c，d点的K_b、K_c、K_d。

(3)得出F_标或者W_标、K与Ln(U_i/U₀)的函数关系F_标＝f(LnU_i/U₀)。

(4)根据F_标＝f(LnU_i/U₀)修正F＝f(LnU_i/U₀)

3、根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于：用变参数法—折线法将公式F_标＝f(LnU_i/U₀)修正为F＝b_i+K_iLn(U_i/U₀)，根据输送负荷去选择不同的系数K值：

(1)确定测量点o，a，b，c，d，用两点决定一直线的方法求得折线断的斜率k_i与截距b_i；

(2)微机数据处理系统将用测出的输送负荷Ln(U_i/U₀)去判断所测负荷所处在的折线段，然后选择所在线段的k_i与b_i，按F＝b_i+K_iLnU_i/U₀公式进行计算。

4、根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于：用变参数法—多项式法将公式F_标＝f(LnU_i/U₀)修正为用多项式表示的F＝a₀+a₁LnU_i/U₀+a₂(LnU_i/U₀)²+…+a_k(LnU_i/U₀)^k

(1)确定测量点o，a，b，c，d，每点坐标(F_标，LnU_i/U₀)

(2)用多项式F＝a₀+a₁ LnU_i/U₀+a₂(LnU_i/U₀)²+…+a_k(LnU_i/U₀)^k计算，用最小二乘法求得多项式系数a₀，a₁，…a_K。

5、一种利用权利要求1、2、3或者4所述方法制造的核子秤，由支架、安装在支架上端封装在铅罐内的γ放射源、安装在支架下端的γ射线探测器、置于γ放射源与γ射线探测器之间的物料输送装置、带有数据输入装置和数据输出装置的微机数据处理系统、与微机数据处理系统相连的测速装置及与微机数据处理系统相连的前置放大器组成，其特征在于：所述封装在铅罐内的γ放射源为2～7个，安装在所述支架上端，直线排列并且与所述γ射线探测器平行。

6、根据权利要求5所述的核子秤，其特征在于：所述封装在铅罐内的γ放射源可根据被测物料选用¹³⁷C_s、⁶⁰C_o、²⁴¹A_m三种不同放射源。

7、根据权利要求5所述的核子秤，其特征在于：所述封装在铅罐内的¹³⁷C_sγ放射源的铅罐为φ160～200mm，屏蔽层厚度大于7Cm。

8、根据权利要求5所述的核子秤，其特征在于：所述γ射线探测器采用充氙薄壁长电离室，电离室长度为300～1500mm。

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