全匹配式提高核子秤精度的方法及使用该方法制造的核子秤技术

一种全匹配式提高核子秤测量精度的方法，其方法包括以下步骤： （１）将被测物料由传送装置通过一相向设置的γ射线源和γ射线探测器； （２）由传感系统（一次仪表）测出无物料时γ射线探测器的输出电压为Ｕ↓［ｏ］，有物料时射线探测器的输出电压为Ｕ； （３）测出物料经过γ射线工作区时的速度Ｖ； （４）并对上述测得值由信号处理系统（二次仪表）进行数据处理并输出结果。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射线检测
，涉及一种测量物料质量或者重量的方法，尤其涉及一种全匹配式提高核子秤精度的方法及使用该方法地核子秤。
技术介绍
核子秤是利用γ射线穿过物质发生衰减的原理而制成的一种动态散装物料计控设备。国内外市场销售的核子秤，无一例外的都是由γ射线源、秤体支架、γ射线探测器、速度传感器以及二次仪表等组成。当传送装置的输送带在核子秤的γ射线源和γ射线探测器之间通过时，一部分γ射线被物料吸收，一部分γ射线穿过物料进入γ射线探测器，物料越厚(多)被物料吸收的γ射线越多，而进入γ射线探测器的γ射线就越少。因此，γ射线探测器输出信号的强弱，可反映出物料的厚薄(多少)。该过程根据γ射线衰减定律，有如下表达式U＝U0e-μd……………………………………(1)式中U0-核子秤无物料通过时，γ射线探测器输出信号；U-核子秤有物料通过时，γ射线探测器输出信号；μ-γ射线吸收系数；d-物料厚度；由方程式(1)可计算出物料厚度d，式中，q＝lnU0/U，称为厚度因子根据物料厚度d，宽度l和密度ρ，可计算出单位皮带长度上的物料负荷F，F＝d×l×ρ …………………………………(3)F＝K0q ………………………………………(4)K0＝lρ/μ＝常数……………………………(5)根据皮带速度υ和物料负荷F，可计算出通过核子秤秤体的物料流量P，P＝F·υ………………………………………(6)在t1-t2时间内，流经核子秤秤体的物料总重量W为，核子秤称重的关键参数是负荷F，方程式(4)和(5)是现有核子秤普遍采用的数学模型，从该模型确立的理论根据可知，它既将射线场定位在平行束上，也忽略了散射光子的影响。实际上，核子秤大多采用点状放射源，而γ射线探测器又总是工作在近场。因此，γ射线是球面辐射，即扇形束，而非平行束。同时，由于背景物(包括秤体支架、输送带、物料及近旁物体等)的存在，γ射线探测器总是处在一个相当强的γ射线散射场中，因此，核子秤计量中，散射光子的影响是不可忽略的，中国专利CN1011912B在其公开的数学模型中虽然纳入了积累因子B，考虑了散射光子的影响，但该专利仍将射线场定位在平行束上。中国专利CN2397481Y公开了使用接近平行γ射线束的长线性放射源，其数学模型并没有进一步的匹配，这也影响了核子秤称量精度的提高。中国专利CN2444235Y公开了一种多点源核子秤，其物理模型并没有进一步的匹配，制约了核子秤称量精度的提高。其上所述方案，其物理、数学模型是粗糙的，必然带有较大的模型近似误差。
技术实现思路
已有的技术中，仅仅是对r射场的考虑，并不断的改进，但是核子秤r射线场物理模型与数学模型的匹配，是影响核子秤测量精度的重要因素之一，本专利技术的目的是要克服现有核子秤技术中的问题，提出一种全匹配式提高核子秤测量精度的方法，其核心思想是根据r射线场选择匹配数学模型，以达到数学模型和物理模型的最佳匹配，以及使用该方法制造的核子秤，以实现对所称物料的高精度计量。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案一种全匹配式提高核子秤测量精度的方法，其包括以下步骤(1)将被测物料由传送装置通过一相向设置的γ射线源和r射线探测器；(2)由传感系统(一次仪表)测出无物料时γ射线探测器的输出电压为Uo，有物料时射线探测器的输出电压为U；(3)测出物料经过γ射线工作区时的速度V；(4)并对上述测得值由信号处理系统(二次仪表)进行数据处理输出结果；并且所述核子秤的信号处理系统的核子秤数学模型与核子秤物理模型相匹配；所述核子秤的传感系统(一次仪表)与核子秤的物理模型相匹配；通过一相向设置的γ射线源和γ射线探测器中γ射线工作区的被测物料的分布与核子秤物理模型相匹配。区分平行宽束辐射场和扇形宽束辐射场的不同物理模型时，对其所用的数学模型的影响(3)当γ射线辐射场在其工作区为平行宽束的如上所述物理模型时，其如上所述数学模型为F＝Kq其中F-物料负荷；K-称重系数；q-厚度因子；q-q的倒数；B-积累因子，与γ射线光子能量、物料性质、厚度、γ射线源准直孔形状、γ射线探测器特性等有关；K0-常数；C-常数。所述的K＝K0+K0lnB×q是用折线方程K＝bn+knq来拟合的，拟合方程参数中的截距bn和斜率kn是通过实物标定确定的，标定程序为(1)、依负荷大小标定出F1，F2，…，Fn+1各负荷点相对应的称重系数K1，K2，…，Kn+1及厚度因子q1，q2，Λ，qn+1(2)、根据(1)标定出的各参数，按直线方程确定各折线段的截距bn和斜率kn从而得出数学模型。(4)当γ射线辐射场在其工作区为扇形宽束的如上所述的物理模型时，其如上所述的数学模型为F＝Kq其中F-物料负荷；K-称重系数；q-厚度因子；B-积累因子，与γ射线光子能量、物料性质、厚度、γ射线源准直孔形状、γ射线探测器特性等有关；K0-常数；C-常数。所述是用折线方程K＝bn+hnq来拟合的。拟合方程参数截距bn和斜率kn是通过实物标定确定的，标定程序是(1)、依负荷大小标定出F1，F2，…，Fn+1各负荷点相对应的称重系数K1，K2，…，Kn+1及厚度因子q1，q2，…，qn+1；(2)、根据(1)标定出的各参数，按直线方程确定各折线段的截距bn和斜率kn从而得出数学模型。一种根据上述测量方法制成的全匹配高精度核子秤，包括秤体支架、γ射线源、物料传输装置、γ射线探测器、速度传感器、传感系统(一次仪表)和信号处理系统(二次仪表)所组成，γ射线源置于秤体支架的上方，γ射线探测器置于秤体支架的下方，在γ射线源和γ射线探测器之间有运载物料的传输装置通过，并且所述核子秤传感系统的γ射线源的γ射线工作区与γ射线探测器的接收窗口相匹配并吻合。在物料进入核子秤前的物料传输装置皮带机的上方有一导流装置；在γ射线探测器的外表面有防止γ射线散射光子进入探测器的金属外套。所述导流装置可为定量管或导流槽，定量管的物料出口形状为矩形或梯形；导流槽的横断面形状也为矩形或梯形。所述γ射线探测器外包有一个防γ射线散射光子的金属外套，所述金属外套可为铅质或钢质，该外套面向γ射线源的一面开有长方形窗口，γ射线源发出的γ射线通过该窗口进入γ探测器内，窗口的尺寸与γ射线工作辐射区相匹配。所述传感系统中的秤体支架由顶板、两侧板、前后护板和底板组成一个密封空间，顶板、侧板、护板及底板之间用焊接、粘接或螺钉连接后用胶条密封，在底板下部的两端各安装一个可调的金属射线遮挡板，γ射线源射向γ探测器的γ射线束从该两板之间通过，此γ射线束的宽度与γ射线工作区相匹配。核子秤的传感系统与核子秤物理模型相匹配；所述核子秤的信号处理系统的核子秤数学模型与核子秤物理模型相匹配；所述的皮带机上的物料分布与核子秤物理模型相匹配。本专利技术采用的γ射线探测器的接收窗口恰好包含所称物料的宽度，并且其γ射线源的γ射线工作区也恰好含盖所称物料的宽度，γ射线工作区内的γ射线通过物料及γ射线探测器的接收窗口进入γ射线探测器，从而实现核子秤传感系统与核子秤物理模型相匹配。核子秤所称物料在运载皮带上的分布形状，是影响核子秤称重精度的重要因素之一，不同r射线场下的物理模型要求不同的物料分布相匹配。本专利技术在物料进入核子秤前的皮带上方，安装了导流装置。该导流装置可以是定量管，也可以是导流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸣震，陈三雄，
申请(专利权)人：北京清大科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：