CN2387536Y

CN2387536Y - 智能测钾仪

Info

Publication number: CN2387536Y
Application number: CN 99212579
Authority: CN
Inventors: 祁永唐; 马育华; 王相明; 李天福; 王磊; 赵俊沛; 沈兰荪; 邸瑞芝; 赵忠旭
Original assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Current assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2009-05-26

Abstract

本实用新型涉及一种智能测钾仪,该仪器包括被测样品探头和空白样品探头;其被测样品探头和空白样品探头的测量信号均与信号测量电路相连;信号测量电路包括与两探头对应的信号放大、反相电路、单道电路以及CPU微处理单元电路;其中两探头输出的信号分别经信号放大、反相电路处理后输出信号与单道电路相连,并在单道电路中与设定的上、下电压阈值进行比较后输出计数信号至CPU微处理单元电路,由CPU将两探头计数相减即可得到钾含量,本实用新型可直接、快速、实时测量钾离子含量、不污染被测样品、测定结果可靠、稳定、耐腐蚀、结盐极少、测量精度高。

Description

智能测钾仪

本实用新型涉及一种电子测量技术，尤其是一种智能测钾仪。

在盐湖开发过程中，及时了解液体和固体矿床中钾含量的变化情况和钾盐生产流程中钾离子含量在线变化情况，以及钾盐产品中钾含量(氯化钾品位、硫酸钾品位和硝酸钾品位)等是十分重要的。如何测定上述溶液和固体样品中的钾含量，成为盐湖开发和钾盐生产过程中的一个重要课题。常规方法是根据现场具体情况人工取样，以重量法、容量法或用离子选择电极、原子吸收等仪器进行分析，这些方法相对来说手续繁、所需时间长，不能满足卤水开采过程中动态监测和钾盐生产流程中在线分析的要求。

近年来，利用放射性同位素与物质相互作用的特殊性质，将放射性用于自动检测技术领域已取得了很多成果。利用放射性测量钾含量的方法是基于自然条件中钾的三种同位素³⁹K、⁴⁰K和⁴¹K中，仅⁴⁰K具有放射性。它的半衰期为1.3×10⁸年，所以⁴⁰K的含量在钾元素中可视为固定的(≈0.012％)。通过测定⁴⁰K，便可得知钾元素的总含量。⁴⁰K在衰变过程中能放射出具有连续光谱的、最大能量为E(β)＝1.33MeV的β粒子和能量为E(γ)＝1.46MeV的γ量子。目前，国外采用较多的测量钾方法是测量⁴⁰K的γ辐射的方法。如美国的克利富兰钾盐公司在钾盐生产流程在线分析中，采用测γ放射性方法测量钾含量。加拿大和德国也有同类报导。计量γ辐射的优点是其穿透能力比β射线强得多，但是容易受其它γ射线和宇宙射线等的干扰，必须采用可靠的铅屏蔽。这对于盐湖野外现场卤水和固体矿中钾含量监测以及无固定场所的钾盐产品含量测定带来很多困难。在实验室条件下，采用测量⁴⁰Kβ射线来测钾含量的方法早在五十年代就有报导，但在钾盐生产流程中和盐湖高浓度卤水中进行钾的直接、快速测定，尚未见文献报导。而在其它方面又有应用，如牡丹江电子仪器厂开发办吴栉鹏等研制了由微机(TP-801)控制的HF型手脚沾污测量仪，用以测量β射线对人体沾污的情况。

本实用新型的目的是为了提供一种可直接、快速、实时测量钾离子含量、不污染被测样品、测定结果可靠、稳定，耐腐蚀、结盐极少、测量精度高的全自动在线智能测钾仪。

本实用新型的另一目的是为了提供一种既可用于固体样品又可用于液体样品和高浓度卤水中的智能测钾仪。

本实用新型的目的可通过如下措施来实现：

一种智能测钾仪，包括被测样品探头和空白样品探头；其被测样品探头和空白样品探头的测量信号均与信号测量电路相连；信号测量电路包括与两探头对应的信号放大、反相电路、单道电路以及CPU微处理单元电路；其中两探头输出的信号分别经信号放大、反相电路处理后输出信号与单道电路相连，并在单道电路中与设定的上、下电压阀值进行比较后输出计数信号至CPU微处理单元电路，由CPU将两探头计数相减即可得到钾含量。

本实用新型的另一目的还可通过如下措施来实现：

所述的智能测钾仪的被测样品探头和空白样品探头均由7-14支β计数管组成；β计数管固定在托架上，在计数管两端设有隔离帽。所述的探头的β计数管之间的间距至少为1厘米。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、本实用新型采用双探头分别测定被测样品和天然本底辐射，并分别计数，然后将被测样品的计数减去天然本底辐射的计数，得到被测样品钾含量的计数，这样就排除了天然本底辐射产生的影响，可大大提高测钾精度。

2、本实用新型的探头采用7-14支β计数管并联工作计数，可提高计数灵敏度。

3、本实用新型的探头的电极用双层隔离帽密封，可长期用于深液和盐湖卤水中，且不污染被测样品。

4、本实用新型的β计数管用有机玻璃固定，且计数管之间相隔一定距离，可有效地减少射线的散射及反散射。

5、本实用新型的信号测量电路采用低温元件，整机功耗低。

6、本实用新型可直接、快速、实时、准确、稳定地测定高浓度卤水中钾离子的含量，对于KCl含量≥10g/L的卤水样品，相对误差≤5％。

本实用新型的具体结构由以下附图能出：

图1是本实用新型的结构原理示意图

1-被测样品探头 2-托架 3-计数管 4-隔离帽

5-空白样品探头 6-信号测量电路

图2是本实用新型的信号放大、反相、单道电路原理图

本实用新型还将结合附图1、2实施例作进一步详述

参照图1，一种智能测钾仪，包括被测样品探头1和空白样品探头5；其被测样品探头1和空白样品探头5的测量信号均由7-14支β计数管3组成；β计数管3固定在有机玻璃托架2上，在计数管3两端设有双层隔离帽4。每支β计数管3之间距离为1厘米；被测样品探头1和空白探头5的测量信号均与信号测量电路6相连；信号测量电路6包括与两探头对应的信号放大、反相电路、单道电路以及CPU微处理单元电路；其中两探头输出的信号分别经信号放大、反相电路处理后输出信号与单道电路相连，并在单道电路中与设定的上、下电压阈值进行比较后输出计数信号到CPU微处理单元电路，由CPU将两探头计数相减即可得到钾含量。

参照图2，为本实用新型的实施例一个探头信号对应的放大、反相、单道电路原理图。以探头1为例，所述的信号测量电路6中的信号放大、反相电路由反相放大器IC₁和反相器IC₂构成；反相放大器IC₁、反相器IC₂是由高精度运放OP-07构成；探头1测量的信号与反相放大器IC₁相连，由反相器IC₂输出。所述的单道电路包括两电压比较器IC₃、IC₄、反相器IC₅、IC₆、单稳态触发器IC7、IC₈、IC₉及R-S触发器；所述电压比较器IC₃、IC₄由LM239构成，单稳态触发器IC₇、IC₈、IC₉由74HC123构成；由信号测量电路中的信号放大、反相电路输出的信号与电压比较器IC₃，IC₄的“-”端相连，在IC₃、IC₄的“+”端分别设置比较电压的上、下阈值V_IM和V_IL；比较器IC₃、IC₄的输出端分别与反相器IC₇、IC₈的输入端相连；对应设置有电压下阈值V_IL的比较器IC₄的单稳态触发器IC₈的输出端分别与与非门IC₁₀的输出端和单稳态触发器IC₉的输入端相连；单稳态触发器IC₇、IC₈的输出端均与R-S触发器的输入端相连；R-S触发器的输出端也与与非门IC₁₀的输入端相连，与非门IC₁₀的输出端与CPU微处理单元电路的CPU的数据端相连。

Claims

1、一种智能测钾仪，其特征在于包括被测样品探头(1)和空白样品探头(5)；其被测样品探头(1)和空白样品探头(5)的测量信号均与信号测量电路(6)相连：信号测量电路(6)包括与两探头对应的信号放大、反相电路、单道电路以及CPU微处理单元电路；其中两探头输出的信号分别经信号放大、反相电路处理后输出信号与单道电路相连，并在单道电路中与设定的上、下电压阀值进行比较后输出计数信号至CPU微处理单元电路，由CPU将两探头计数相减即可得到钾含量。

2、如权利要求1所述的智能测钾仪，其特征在于所述的被测样品探头(1)和空白样品探头(5)均由7-14支β计数管(3)组成；β计数管(3)固定在托架(2)上，在计数管(3)两端设有隔离帽(4)。

3、如权利要求1所述的智能测钾仪，其特征在于所述的探头的β计数管(3)之间距离至少为1厘米。

4、如权利要求1所述的智能测钾仪，其特征在于信号测量电路(6)中的信号放大、反相电路由反相放大器IC₁和反相器IC₂构成；探头(1)(5)测量的信号与反相放大器IC₁相连，由反相器IC₂输出。

5、如权利要求1所述的智能测钾仪，其特征在于所述的信号测量电路中的单道电路包括两电压比较器IC₃、IC₄、反相器IC₅、IC₆、单稳态触发器IC₇、IC₈、IC₉及R-S触发器；由信号测量电路中的信号放大、反相电路输出的信号与电压比较器IC₁、IC₄的“-”端相连，在IC₁、IC₄的“+”端分别设置比较电压的上、下阈值V_IM和V_IL；比较器IC₃、IC₄的输出端分别与反相器IC₅、IC₆的输入端相连；反相器IC₅、IC₆的输出端分别与单稳态触发器IC₇、IC₈的输入端相连；对应设置有电压下阈值V_IL的比较器IC₄的单稳态触发器IC₈的输出端分别与与非门IC₁₀的输出端和单稳态触发器IC₉的输入端相连；单稳态触发器IC₇、IC₉的输出端均与R-S触发器的输入端相连；R-S触发器的输出端也与与非门IC₁₀的输入端相连，与非门IC₁₀的输出端与CPU微处理单元电路的CPU的数据端相连。