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1、技术说明书 1 华科电子一、概述核子秤是一种非接触式的散装物料在线计量和监控装置，是利用物料对射线束吸收的原理，对输送机传送的散装物料进行计量的新一代计量器具。它是利用核探测技术、电子技术和计算机技术相结合的一种高科技产品，具有与输送带不直接接触的特点，可实现多种形式输送机输送物料的在线连续计量和控制，适用于各种工业现场。经过十年来的用户使用，实践表明， 核子秤已成功的应用于各个企业中散装物料的计量和控制。现在已发展为一种成熟的工业计量器具，正在为我国工矿企业生产过程的科学管理、降低成本、提高经济效益，提供着可靠的依据和保证。目前已广泛应用于矿山、建材、化工、冶金、电力、煤炭、轻工、食品、油脂
2、、造纸、制糖等行业。1.1 核子秤具有以下特点：1.1.1非接触式测量，无因机械变异而引起的测量误差；1.1.2计量的准确度不受物料的高温、腐蚀性、冲力、惯性力、超载等因素的影响，也不受输送机震动、磨损、胶带张力、跑偏等因素的影响，适用于工矿企业高温、高粉尘、强震动等恶劣条件下工作；1.1.3性能稳定、工作可靠、动态测量精度高；1.1.4结构简单、安装方便、维修量小，安装时不影响输送机正常工作，更不需改变原有输送设备；1.1.5使用范围广，除用于皮带输送机，还可用于履带式、链斗式、刮板式、螺旋式输送机及提升机；适用于各种矿石、煤、焦化、水泥、油脂、粮食、化工原料、烟、碱、烟丝等多种物料的计量和
3、配料。1.2 华科 HC-2000 型系列微机核子秤是新一代电流电离室型核子皮带秤，是PC工业控制计算机与电流电离室传感器相结合的产品。它以先进的工业测控用计算机为主机，具备了高可靠性、抗干扰能力强、软硬件兼容性好的特性，其特点是：1.2.1工业标准机箱，结构坚实，工作时箱内微正压防尘、防震、防电磁干扰；1.2.2 ALL-IN-ONE进口工业级主板，采用大规模CMOS 芯片，故障率小；1.2.2.1 采用高速CPU ；1.2.2.2 标准（ COM1 ，COM2 ）串口，标准（LPT）并口；1.2.2.3 大容量硬盘。1.2.3 彩色显示器，高性能显示。1.2.4 高性能 A/D 板，采样精
4、度高，配比秤还有D/A 板，控制精度高；1.2.5 强劲的语言编程，丰富的在线帮助功能，操作简便；1.2.6 软件扩展性强、联网方便。1.3 华科 HC-2000 型系列核子秤IPC 工控主机共有：华科HC-IPC8J（用于 1-8 秤的计量）、华科 HC-IPC16J（用于 1-16 秤的计量）、 华科 HC-IPC8P （用于 1-8 秤的配比）、 华科 HC-IPC16P （用于 1-16 秤的配比）、 华科 HC-IPCNET（用于网络计量主机）五种型号。和其它计量器具一样，核子秤也有一定的局限性及适用范围。我们已经知道核子秤是利用物料对射线吸收的原理进行计量的，所以如果计量的物料厚度
5、、粒度、成分、堆积形状变化过大，那么物料本身对射线的吸收就不完全相同，从而可能影响核子秤的精度。但大量的实践表明，一方面物料本身的各种变化与核子秤所计量的物料统计相比影响很小，另一方面我们还可通过对输送物料整形的办法，以及在物料标定时，尽量保持标定时的物料情况与正常工作时的物料情况相一致，那么即使物料的物理形状、物理特性有较大变化时，核子秤也能保证计量精度。技术说明书 2 华科电子二、主要技术指标2.1 动态计量精度：2.1.1在皮带输送机正常工作时，物料负载量大于参考下限值且流量在满量程的20%-100% 范围内变化时， 动态累计计量误差1% ，流量定值或配比控制误差1% ；2.1.2 对非
6、皮带输送机设备计量与控制误差2% 。2.2 适用输送机物料载体宽度200-1500mm ，输送机速度0-5m/s 。2.3 长期稳定性：在正常工作条件下，24 小时内空载信号电压U0漂移0.2% 。2.4 平均无故障工作时间10000 小时。2.5 探测器到主机最大距离1000 米 ( 超过 1000 米另加设备 ) 。2.6 允许物料水份变化范围5% 。2.7 使用环境：称重传感器部分温度： 20 50湿度： 590主机部分温度： 0 50湿度： 1090通风好、灰尘少、无强电磁干扰。2.8 供电电源： 50Hz(-5，+5) ；220VAC(-15，+10) 。2.9 功率消耗：2.9.1
7、 主机设备： 250W ；2.9.2 秤体设备： 50W ；加恒温套100W 。2.10 外形尺寸及重量：主机 483 559178mm 13kg 显示器 364 323385mm 6.5kg 打印机 307 375130mm 4.9kg 接线箱 450 260130mm 8.5kg 电离室159300mm 15kg 159400mm 16kg 159600mm 18kg 159700mm 19kg 159900mm 21kg 1591200mm 32kg 1591500mm 35kg 1592000mm 特殊定做支架 华科 HC-0300型 35kg 华科 HC-0400型 39kg 华科
8、HC-0600型 43kg 华科 HC-0700型 49kg 华科 HC-0900型 55kg 华科 HC-1200型 70kg 华科 HC-1500型 100kg 华科 HC-2000型特殊定做放射源150165mm 35kg 技术说明书 3 华科电子三、核子秤的组成华科 HC-2000 型系列核子秤由秤体部分和主机部分组成，参见图1：3.1 秤体部分主要由放射源、称重传感器（含电离室、恒温套筒、前置放大器、供电电源）、支架、测速装置等构成。3.1.1放射源：放射源是铯137(137Cs)，其活度为50 毫居左右，射线能量为0.66MeV，半衰期为30 年。北京华科电子仪器开发中心所提供的源
9、封装在150165mm 的铅罐内， 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。放射源的开关由旋转柄控制，旋到“开”的位置，射线通过准直孔射出，旋到“关”的位置， 射线全部被铅罐屏蔽。铅罐结构如图2 所示：3.1.2称重传感器称重传感器由电离室（射线探测器） 、恒温套筒、前置放大器、供电电源和温控电路构成。3.1.2.1核子秤使用的射线探测器是专门研制的长电离室，具有精度高、性能稳定、寿命长、结构简单、抗机械损伤等优点。电离室长度有300mm 至 2000mm 多种规格，适用于不同宽度的输送机。技术说明书 4 华科电子3.1.2.2前置放大器安装在电离室顶部的前放腔小
10、室内，由高增益、高输入阻抗、低噪声的精密IC 组件构成。它将电离室输出的弱电流信号转换成与此成正比的易测量的电压信号、电流信号或频率信号，原理见图3。3.1.2.3华科 HC-2000 型系列核子秤称重传感器均配有恒温套和温控电路组成的整体恒温装置，可消除环境温度影响，确保核子秤具有良好的稳定性。3.1.2.4供电电源也是专门为电离室设计的，一方面为电离室提供所需高压，另一方面为前置放大器的IC 组件提供供电电压，同时温控电路控制恒温装置为称重传感器整体恒温提供恒定的环境温度，减少IC 组件及称重传感器的工作温度漂移，并将电离室信号和速度信号转接到同一根四芯电缆线上输出。华科 HC-2000型
11、系列核子秤的供电电源均采用秤体现场供电型。3.1.3支架：用于固定放射源铅罐和电离室，分为 A型支架、龙门支架和介字型三种，安装核子秤时将其固定在输送机上。3.1.4速度采集原理核子秤的速度采集方式一般有三种：恒速方式、测速方式和调速方式。3.1.4.1恒速方式是指输送机速度恒定情况，可不用测速传感器，直接将控制输送机起停的无源接触器常闭接点接入核子秤主机，当输送机停止时，常闭接点吸合，速度信号为零；当输送机运转时，常闭接点断开，此时速度信号为一恒定电压，可由方程式V=K2 + K3 U3求出相应的速度值，这时K3=0，K2等于输送机速度。其工作原理如图 4(a) 所示。3.1.4.2测速方式
12、指输送机速度变化的情况，利用测速传感器产生与输送机速度成正比的电压信号，用方程式 V=K2+ K3 U3 求出相应的速度值。其信号采集原理如图4(b) 所示。3.1.4.3调速方式是指利用输送机本身调速电机或控制器的速度信号输出，采集该输送机不断变化的物料输送速度。如果是配比控制系统还需要对输送机进行调速，要求主机进行PID 或其他控制调节，这时可利用调速方式从调速电机的变频或直流控制器引出速度电压信号，主机进行PID 计算后， 再将控制电压反馈至控制器，以达到配技术说明书 5 华科电子比要求。3.2 主机部分由工业控制用PC机、 VGA彩色显示器、 24 针打印机、 标准 PC机键盘及华科H
13、C-2000型系列核子秤华科JXB-8型信号调理箱组成（见图5） ；主机内装有工业级开关电源、工控主板、VGA 显示卡、无源底板、大容量硬盘、3.5 吋软驱、 A/D 板（配比控制系统还包括D/A 板） 。华科 JXB-8 型信号调理箱是信号中转、滤波、 隔离等电路单元，现场的秤体信号通过信号屏蔽线接至信号调理箱， 再从信号调理箱转接至IPC 主机；而 IPC 主机输出的D/A 控制信号也通过信号调理箱输出给现场的执行机构或控制器。信号调理箱内装有分压板和供电板（如图12 所示），其主要是对现场的秤体信号进行滤波处理，对速度信号进行光隔、分压与滤波，并为恒速触点信号提供供电电源；同时为现场的信
14、号屏蔽线、IPC 主机的外壳及供电接地提供统一接线柱。根据带秤情况不同共有两种型号JXB-4（4 秤）型和 JXB-8（8 秤）型，其后面板结构如图 6 所示（以8 秤为例）。四、原理4.1 计量原理核子秤的放射源稳定地放射出射线，在秤体支架构成的平面内呈扇形照射，物料从秤体支架中间穿过，放射源射出的射线，一部分被物料吸收，其余部分穿透物料，照射到射线探测器上。射线强度、射线探测器输出信号的大小，可反映出输送机物料的多少。技术说明书 6 华科电子射线穿透物料后，强度变化规律如下：NN eF S0/其中： 物料的质量吸收系数F 输送机物料负荷S输送机宽度N0无物料时探测器处射线强度N 有物料时探测器处射线强度称重传感器输出信号U1与 射线强度成正比，因此有： U1 = U0e- *F/S其中：U0无物料时的输出信号U1
