放射性液位计原理及应用

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1、德国伯托公司LB440料位计说明书上海伯托同位素技术服务中心2003-1-11、引言LB440料位计是利用丫射线通过物料时被物料吸收的原理来测量料位的。为了用最小的放射源得到最好的测量效果，每个测量系统都要进行独立的设计。因此,签署合同前必须先根据用户提供的条件做系统设计，以确定放射源与探测器的最佳 配置。用户提供的参数应尽可能准确，以保证设计的可靠性。测量系统所用的放射源已在生产车间按辐射防护标准进行封装并置于合适的屏 蔽罐内。因此，测量系统所用的放射源对人员是安全的。按照辐射防护要求，本测 量系统仅可由经过培训并持有证书的专业人员操作。LB440料位计的硬件和软件设计保证了使用的灵活性，能

2、用于不同形状的容器 或设备，完成不同的测量任务。然而，对于不同的设备及不同的测量任务必须设置 相应的参数，使系统能正常工作。为了保证测量的可靠性，参数不能任意修改。如 果要对系统重新设置，应该由熟悉本系统的人员进行，因此，有关人员应仔细地阅 读本手册。我们建议用一个参数表记录全部参数。本手册对几种常用的的系统配置作了说明。请注意你的系统配置属于哪一种。2、系统概述2. 1测量原理丫射线穿过物料时被物料吸收，从而强度减弱，这个过程遵循一个物理定律。写成数学公式如下：_I = I xe1177T7其中I。为穿过物质前的射线强度，I为穿过密度为p、路径为d的物料后的射线强 度，以为吸收系数，与放射源

3、的类型有关，对于给定的放射源，仙可以认为是常数。图1为测量原理图图1:测量原理由于测量系统与所测物料的非接触性，使得物料对测量不产生任何物理和化学 上的影响，从而保证了测量的高可靠性及低维护量。2. 2 系统配置对于不同的测量任务，需要不同的系统配置。选择最佳配置就是选择最合适的 放射源以及最合适的探测器。选择系统配置的主要依据是测量范围、测量部位的几 何形状等。2. 2. 1 棒源/点探测器配置图二是棒源/点探测器的基本配置图以及相应的标定曲线图。棒源的长度根据 所需的测量范围而定。棒源的强度分布保证了测量的线性，即探测器接收到的信号 与料位的变化成线性关系。在这种情况下，电子线路不再需要线

4、性化。因此，标定 及操作很容易。料位图2:棒源配置示意图2. 2. 2 棒探测器/点源配置图三是棒探测器/点源的基本配置图。棒探测器的长度根据所需的测量范围而 定。如果所需的测量范围太大，则需要两个以上的棒探测器。如果一个点源不适宜 就用两个或多个点源。测量的非线性由主机内的电子线路补偿。对于某个特定的测 量系统的线性修正数据由 EG&G Berthold提供。棒源图3:棒探测器配置示意图2. 2, 3棒源/棒探测器配置如果测量范围太大，而且探测器至源的距离太大或者设备的壁太厚，应选择棒 源/棒探测器配置，如图四。在这种情况下，源与探测器的长度都应与测量范围相等。测量的非线性由存储在主机内的修

5、正数据修正。修正数据由EG&eerthold提料位2. 2. 4 点源/点探测器配置在测量范围很小的情况下，可以选择点源/点探测器配置，如图5 此时测量的的非线性纯由指数规律引起，通过主机内的软件就能得到修正。图5:点源/点探测器配置示意图2.3 LB440 主机2. 3. 1 概述主机置于一 19英寸、3HE 21TE的框架内，包括CPUft与电源板。微处理器 是32位的。面板上有六个触摸式键盘，其中三个是操作键，用于设置或修改参数， 另外三个是功能键 。面板上的显示窗内有4行显示。RS232接口也在前面板上。接线端子在后面板上。包括电源接线端子、探头接线端子、电流输出接线端子、 数字输入/

6、输出接线端子。电流输出信号是隔离的，高、低限报警继电器、故障报 警继电器的输出也是隔离的。一个机架内可以容纳一个主机、数个副机。副机用于 与其余的探头连接并与主机通信。系统对放射源的自然衰减进行自动补偿。全部标定数据存储在可擦写存储器内，就是在电源出现故障时也不会丢失。主机的显示窗内有4行显示，前三行是菜单内容，用于显示被选的参数或者当 前的测量值。最后一行显示当前三个操作键的功能， 或者，当仪表处于测量状态时， 显示“ run2. 3. 2菜单结构（原理）图7为菜单结构图。键more用于选择各菜单组，键ski及键$卜2用 于从菜单组中选择的子菜单。在子菜单中用 more选择不同的条目，在子菜

7、单的 结尾，用done即可回到本子菜单所在的菜单组。菜单结构的详细说明见本手册 的目录部分。General Datap酬等聃ElDartt & Tmes iFM&M 咕3/a乎PfiK 旧3E0/iF-ac!s j feiliLgper ModeRed NEW匚灯5=1。M，怛印Pslvgci,图7:菜单结构图2. 3. 3键盘功能料位计的操作通过键盘来完成。键盘包括操作键及功能键。操作键操作键用于选择不同的菜单组和存取参数。在菜单的不同位置操作键有不 同的意义。其意义由显示窗对应的符号决定。操作键功能Ski与Sk2在某一菜单组中选择子 菜单more进入下一个菜单组操作键功能AAA在子菜单中选

8、择/、同条 目，或在光标所在的数上 加 “1”。操作键功能循环移动光标操作键功能+与-在下一级子菜单中作循 环选择done回到菜单组图9: LB440键盘示意图键盘功能存入（enter）存入数据及移动光标至下一个位置或使光标在两个位置 之间移动。清除(clear)消除数据运行（run）启动或终止测量，或直接返回至测量值显示状态，且在测 量开始时直接进入测量值显示状态。2. 3. 4探测器探测器为闪烁计数器，这是因为闪烁计数器探测丫射线的灵敏度较高，且它们 的使用寿命与辐射场的强度无关。n-tOIOCATHODL图10：闪烁探测器原理图探测器有两个不同的类型：棒探测器闪烁体采用塑料晶体。棒探测器

9、的长度最大可达2米。根据所需测量范围的不同，可以选择长度合适的探测器。如果测量范围很大，可以用两个或两个以上的 探测器。点探测器闪烁体采用NaI晶体。根据测量所需的灵敏度，可以选择不同尺寸的NaI晶体。晶体尺寸越大，灵敏度越图0单位时间内光闪烁的数目与射线的强度有关。单个光闪烁的时间是很短的， 所以，探测器需要有很高的分辩率。光闪烁通过光电倍增管转换成电信号。为了得到高精度及长期稳定性，光电倍增管的高压工作点由集成电路自动调节，有关的数据储存在存储器内，当前的高压工作点可以在显示窗内显示。探测器由 2线电缆供电，在这2线电缆上，同时也 传输数据和信息。计数器置于一坚固的不锈钢壳内，以防外力的损

10、害。为了保证性能可靠和长使用寿命，不应使探测器受到冲击及震动。另外，环境温度不应超过50C,不然需要水冷却系统。更详细的说明见LB440技术文件。2. 3. 5 接线2. 3. 5. 1 探测器户0WGs-upply图11:探测器接线盒示意图探测器用2线标准非屏蔽电缆（2X1mm）与主机相连，电缆直径为6mm,对 应的最大长度为750米。探测器接线盒内不能进水，所以接线后必须采取密封措施。 如果环境温度70C,请使用防高温电缆。2. 3. 5. 2 LB440 主机主机的接线端子在后面板上，见本手册附录部分的主机接线图LB 440Relay 2RdEy 3Relay 13TopAurr ras

11、idiMR 4BS0/4 - 20 mA注意!电源应接在合适的电源引出端上。遵守电的安全操作规程。由于主机上没有电源开关，电源保险丝置于后面板上，取出很方便。参阅本手册附录部分的接线图。有关接线端子说明如下：探测器端子（2a/2c）:探测器与主机的连接采用2线电缆。探测器白防护类型为 EEx ib IIbo为安全 起见，线端应套上10 mm长的塑料保护套管（见接线图）。继电器2端子继电器2用于高限或低限报警，由软件设置。报警点可以根据需要设定。继电器2也可用于监测探测器的温度。继电器3端子继电器3用于高限或低限报警，由软件设置。报警点可以根据需要设置。继电器2也可用于监测探测器的温度。继电器1

12、端子继电器1用于故障报警。停止测量端子停止测量，用于特殊应用。复位报警用于由干扰辐射产生的故障报警的复位，并且重新开始测量。RS485端子用于主机与副机之间的数据传输和通信。0/4-20mA电流输出端子隔离信号，最大负荷500Qo电源端子供电电源。电源类型请看后面板上的标牌。注意！打开电源前，请仔细检查接线，以免损坏仪表。2. 3. 6 放射源工业用的放射源都是密封的。放射性物质被密封在一不锈钢壳内，所以不会泄 漏，这就排除了沾染的可能性。根据物理特性，被测物料也不可能被激活。用于料位测量的放射源主要有下面几种：Co-60具有相对高的能量，主要的能量有两种，分别为和。它用于设备壁厚较大的情形。

13、半衰期大约为年。Cs-137其主要的能量为。用于设备壁厚较小的情形。由于它具有较低的能量，因此具有比Co-60更好的测量效果，并且屏蔽容易。其半衰期大约为30年。（按照NBS的规定，半衰期的意义是：放射源的强度减小一半所需要的时间。）2. 3. 7系统软件结构概述预置参数表见附录中的“ CONFIGURATION CHECKLIST 用户需要对仪表进 行最后的参数设置，以使仪表能正常工作。用 键修改参数，并用 enter 存 入。通用参数键盘锁指令可以任意选定一个一位至六位数的数作为锁指令，并用 enter 存入，则键盘被锁。此时，所有的参数都只能在显示窗内显示而不能修改。这就避免了未经允许

14、的误操作。用同样的数作为开锁指令，用 enter 存入，键盘就被打开。日期以TT.的格式存入当前的日期。日期必须正确，因为其与放射源活度的自然衰 减补偿有关。时间以HH.MM的格式存入当前的时间。时间几乎对放射源活度的自然衰减补偿无 关。但可以通过检查时间来检验仪表的功能。程序版本显示仪表类型及程序版本。如果你的仪表有问题而需要与厂方接触时，请告知你的程序版本。语言有德语和英语两钟语言可供选择。通过 键实现。打印参数仪表可接打印机，打印机接口在面板上。所有的参数都能打印出来。打印样例见附录。预置参数厂方预置参数对应如下特例：点源/棒探测器配置，设备内径为 1米，测量范 围为1米。标定模式棒探测器标定对应于点源/棒探测器及棒源/棒探测器配置。指数标定用于测量范围较小的情况，对应于点源/点探测器配置。线性标定对应于棒源/点探测器配置。折线标定用于特殊应用中的棒源/点探测器配置。注意：选用何种标定模式根据系统配置而定。出错模式选择系统出错时的运行模式。如果选择“继续测量”，则系统自动清除出错信 息。探测器编码探测器编码与其形状和尺寸有关(编码见“