一种物料的高精度测量方法及用该方法制造的核子秤技术

本发明专利技术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↓［ｉ］Ｌｎ（Ｕ↓［ｉ］／Ｕ↓［ｏ］）或Ｆ＝ａ↓［０］＋ａ↓［１］ＬｎＵ↓［ｉ］／Ｕ↓［ｏ］＋ａ↓［２］（ＬｎＵ↓［ｉ］／Ｕ↓［ｏ］）↑［２］＋…ａ↓［ｋ］（ＬｎＵ↓［ｉ］／Ｕ↓［ｏ］）↑［ｋ］；本发明专利技术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。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。根据附图说明图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Ui。根据物质对γ射线吸收定律可知U0Ui与物料有如下关系Ui=U0e-μρρd---(1)]]>式中U0--无物料时γ射线探测器输出电压Ui--有物料时γ射线探测器输出电压μρ--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UiU0=e-μρρdS/S]]>W＝ρdsUiU0=e-μρW/S---(2)]]>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/μρ得F=K×LnUU0---(3)]]>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Wh为Wh=Σi=1nFiVi---(5)]]>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Ni=B×N0×e-μρρd---(6)]]>式中N0-无物质时，γ射线探测器接收的γ射线强度Ni-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μρ-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Ui=U0e-μρρd]]>Ni=B×N0×e-μρρd]]>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Ni=B×N0×e-μρρd]]>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Wh，然后，用标准秤将此物料称后得重量为W标，利用Wh、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。本专利技术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。本专利技术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Ui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(Ui/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Wh=Σi=1nFiVi]]>其特点在于所述公式F＝KLn(Ui/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(Ui/U0)平均值和物实重量W＝FiVi；(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Ka＝F标a/Ln(Ui/U0)a平均值，求出在a点负荷下的标定系数Ka；改变物料负荷利用相同方法求出b，c，d点的Kb、Kc、Kd。(3)得出F标或者W标、K与Ln(Ui/U0)的函数关系F标＝f(LnUi/U0)(4)根据F标＝f(LnUi/U0)修正F＝f(LnUi/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(LnUi/U0)修正为F＝bi+KiLn(Ui/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ki与截距bi，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(Ui/U0)去判断所测负荷所处在的折线段，然后选择所在线段的ki与bi按F＝bi+KiLnUi/U0。公式进行计算。此外，上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
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Ｕ↓［０］，计算出物料负荷Ｆ＝ＫＬｎ（Ｕ↓［ｉ］／Ｕ↓［０］）；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］＝＊Ｆ↓［ｉ］Ｖ↓［ｉ］ 其特征在于：所述公式Ｆ＝ＫＬｎ（Ｕ↓［ｉ］／Ｕ↓［０］）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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邸生才，
申请(专利权)人：北京中乾机电设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]