γ射線料位計說明書資料1

丫射線料位計說明書一、概述LW-99型料位計是與LWJ-77型及LWJ-84型兼容的計數(shù)管型丫射線料位計。LW-99型料位計的機箱和探頭與LWJ-77及LWJ-84型相比有了很大的改進。LWJ-77及LWJ-84過去出問題往往是電源，尤其是夏天，天氣潮濕，溫度高，大功率器件是最易出問題的部件。針對這些問題，在設(shè)計時，高壓電源及主要部件采用模塊設(shè)計，變壓器選用全密封型，功耗降低了十幾倍，整個電路已沒有大電流器件；同時防潮性能大大提高。所以可靠性也大大提高了。LW-99型料位計是用于料位、物位監(jiān)視的核子儀器，廣泛應(yīng)用于水泥、化工、冶金、煉焦、石油、煤炭、采礦等各類工礦企業(yè)及科研部門。尤其在立窯卸料控制已成了必備儀器。Y射線料位計、核子秤、配料系統(tǒng)等產(chǎn)品已成我公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。本儀器是根據(jù)放射性同位素放出Y射線通過物料后被吸收減弱程度的不同，對各種形態(tài)的物料（可以是固態(tài)，液態(tài)，粘稠流體等）位置進行非接觸監(jiān)控，當(dāng)料位高于或低于預(yù)定的料位線時，儀器燈光及表頭指針給予不同顯示，并能送出控制信號供自動控制系統(tǒng)使用。使用Y射線料位計可以控制物料容器在某一料位面上的卸料、進料或兩個料位面上的卸料、進料控制。LW-99型只有一塊電路板，體積小，重量輕，靈敏度高，反應(yīng)快，安裝方便，不易出毛病，維修量很??；不受高溫、高壓、強酸、強堿等特殊環(huán)境影響，也不會影響物料的正常流程。二、主要技術(shù)指標1、最低可動作Y射線通量率：＜100個/秒厘米2;2、指示值建立時間：W20秒；3、輸出開關(guān)信號觸點容量（電阻性負載）：AC380V/2.5A；4、可測容器最大直徑：4~10米（視容器壁厚，殼體材料密度及容器內(nèi)結(jié)瘤情況而定）；5、環(huán)境溫度：-20~+50℃；6、使用電源：交流220伏，功率消耗小于20瓦；7、探頭體積：@60X300mm；8、放射源有效期：大于30年；9、傳輸距離：300米；10、儀器體積：220寬X165深X110高mm；11、延時控制：可調(diào)范圍：0~30秒；12、成套性：儀表一臺，探頭一支，放射源一個，電源線一根，四芯電纜一根（20米），說明書一份。三、工作原理本機由三部分組成：放射源，探頭和儀表，現(xiàn)分述如下：1、放射源鉛罐本儀器所用放射性同位素銫137（i37Cs）能夠持續(xù)不斷地發(fā)生原子核衰變，同時向四周放射y射線。每種放射性同位素都有一定的半衰期，經(jīng)過一個半衰期，放射源的放射性活度就減少一半（經(jīng)過兩個半衰期，活度將衰變成原來的四分之一）放射性活度與半衰期不受任何物理化學(xué)因素的影響。銫137的半衰期為30年。放射性活度單位為居里（Ci），每居里（Ci）放射源在1秒鐘有3.7X1010個原子核發(fā)生衰變，銫137平均每百次衰變放出85個662kev能量的Y射線，所以1mCi銫137放出Y射線數(shù)率N為：N=3.7X107X0.85=3.145X107（個/秒毫居里）由于Y射線向四周發(fā)射的幾率是一樣的，所以m毫居里放射源距R厘米處，垂直于Y射線行進方向單位面積通過的Y射線數(shù)，即通量密度（或通量率）為：N=3.145X107m/（4nR2）^2.5X106m/R2（個/秒厘米2）式中，m為放射性活度，單位毫居里（mCi）。若R處與放射源之間有阻擋物，射線會場減弱K倍，減弱后的N計算式：N=2.5X106m/（KR2）K值因阻擋物密度，厚度及Y射線能量而異。表中列出了137cs源對幾種不同物質(zhì)的密度P，半厚度A1/2。當(dāng)給定阻擋層厚度d（cm）代入上式，可計算出K值。阻擋物水空心磚混凝土重混凝土鐵鉛P(g/cm2)1.01.22.23.27.811.4A1/2(Cm)15116.83.51.80.7LW-99料位計靈敏度的下限為100（個/秒厘米2）,一般選用N=100—200（個/秒厘米2）為好。利用這些條件可以選擇源的活度m。例如，某煤罐壁由厚1.5cm鐵制成，外徑7米，選擇N=161（個/秒厘米2）,需選用137cs源活度為：=161X23/1.8X7002/（2.5X106）=100（mCi）若137cs源選100mCi,當(dāng)衰減到N=100（個/秒厘米2）時，約使用T年：T=T12Ln（N0/N）/Ln2=30Ln（161/100）/Ln2=21年式中Ti/2為半衰期，i37Cs為30年。所以源活度選大些使用年限就長些。一般鉛罐設(shè)計活度W200mCi。放射源置于特制的鉛罐中心，鉛罐一面有開關(guān)，使用時放至“開”位置（注意一定要開到底，用螺絲固定）。這時沿窗口方向射出一束Y射線，而在其它方向則因鉛罐的阻擋，只有微量的射線逸出。2、探頭探頭為筒形，鋁質(zhì)外殼，內(nèi)裝有兩支J408Y型計數(shù)管（每個計數(shù)管接收面積約20X2平方厘米）和一個電子元件組成的射極輸出器。Y射線穿過計數(shù)管時，可產(chǎn)生電脈沖信號，其頻率正比于探頭處Y射線通量率。探頭輸出信號需由屏蔽電纜線送到儀表，以防干擾。3、儀表儀表的電源部分輸出三種直流電壓：+24V供探頭內(nèi)射極輸出器和儀表的繼電器驅(qū)動單元使用；+12V供儀表其余部分使用；-400V供探頭計數(shù)管使用。儀表把探頭送來的尖脈沖改變?yōu)榉叫蚊}沖，脈沖幅度約10V,經(jīng)f/v變換，送入50PA表頭與比較器，比較器比較由f/v轉(zhuǎn)換來的電壓信號，當(dāng)電壓高（即料空）時，繼電器吸合，常開觸點閉合，常閉觸點開啟；同時，儀表上的燈光信號亦發(fā)生轉(zhuǎn)變（紅燈滅，綠燈亮）；當(dāng)電壓低（即料滿）時，繼電器釋放，閉合變常開，開啟變常閉；同時，儀表上的燈光信號亦發(fā)生轉(zhuǎn)變（紅燈滅，綠燈亮）。由于物料連續(xù)變動會造成繼電器頻繁啟動，對繼電器及接觸器壽命有較大影響，故增加了延時電路，即料滿剛下降到空料時或空料剛升到滿料時，繼電器并不立即動作，而是延時一下再動作，以減少來回翻轉(zhuǎn)次數(shù)，延時時間長短，可以調(diào)整“延時”電位器。機箱面板上還設(shè)有“靈敏度”調(diào)整電位器，調(diào)整微安表頭指針料滿料空轉(zhuǎn)換位置。檢驗信號單元是一個多諧振蕩器，當(dāng)“工作/檢驗”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳至“檢驗”位置時，探頭脈沖斷開，振蕩器輸出脈沖接入，用以檢驗儀表工作是否正常，振蕩器輸出脈沖頻率約210個脈沖/秒。工作時應(yīng)扳回“工作”位置。四、整機校驗與使用出廠前已按以下步驟作了檢測。為了安裝工作的順利，安裝前也可對儀表進行再校驗，校驗過程還可增進對儀器的了解，這無疑對安裝過程及安裝后的調(diào)試與使用都是有利的。校驗工作可按下列步驟進行：先把“延時”逆時針調(diào)至最小。將“工作/檢驗”開關(guān)置于“檢驗”位置，這時紅燈亮，表頭指針上升到滿格。調(diào)節(jié)“靈敏度”可以使紅燈滅，綠燈亮。再扳回到“工作”，表針逐漸下降，且綠燈滅，紅燈亮。隨“靈敏度”順時針轉(zhuǎn)動（靈敏度變高），紅綠燈轉(zhuǎn)換的表針位置則變低。一般調(diào)至表針位置在30AP即可。將“工作/檢驗”開關(guān)反復(fù)轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換前將“靈敏度”電位器置于不同的位置，觀察紅綠燈轉(zhuǎn)變時表針示值，此值隨“靈敏度”電位器位置的不同而不同，則說明主機工作正常。接上探頭，利用放射源進行檢測：“工作/檢驗”開關(guān)置于“工作”，再將探頭遠離放射源，儀表表針應(yīng)有微小讀數(shù)，這是天然本底照射造成的。將探頭貼近放射源罐，表針應(yīng)上升，且紅燈滅，綠燈亮。將源罐開關(guān)轉(zhuǎn)到“開”的位置，探頭置于距源罐一米以外，正對開口的地方，此時表針應(yīng)上升，且紅燈滅，綠燈亮。在放射源與探頭之間放上足夠的阻擋物，如磚頭，鐵塊等，這時表針慢慢往下降，綠燈滅紅燈亮。將延時電位器調(diào)大，把阻擋物拿開，這時表針上升，在延時幾秒種后紅燈才滅，綠燈亮；放上阻擋物，綠燈滅，紅燈亮。若以上檢查完全正常，則說明料位計正常，可以進行安裝了。五、安裝說明1、空料和滿料時表頭顯示值的調(diào)整：探頭與放射源一般是相對安放于物料容器兩側(cè)，如圖（一）所示，而料位計儀表則安放在操作室。儀表與探頭之間需用四芯電纜連接。安裝時使放射源窗口正對探頭，放射源罐不一定要絕對水平放置，允許有俯仰角，只要探頭恰好處于射線范圍既可，放射源扳手不要向上放置，以免進灰。探頭可水平放置，也可垂直放置，與放射源連線平行、垂直均可。當(dāng)物料高于料位線時，由于物料對射線的阻擋，探頭得到的射線數(shù)率比料位低于料位線減少K倍，此K值大小取決于物料的密度及射線所穿過物料的厚度。只要K值達到2-3,料位計便能準確顯示容器中物料是否高于料位線?！皾M料”即物料高于料位線?！翱樟稀奔吹陀诹衔痪€。使用時調(diào)整“靈敏度”電位器，使“空料”時表針指向40UA以下，“滿料”時表針指向20UA以上即可。圖（一）現(xiàn)場安裝示意圖探頭與放射源安裝后,若不論滿空料表針均指示很小,則是放射源的中心孔與探頭未完全對正；若不論空滿料表針均接近于滿格（只紅燈亮）,這應(yīng)先判斷是否是干擾信號造成的,可將放射源關(guān)閉,若表頭顯示值沒有顯著變化,仍然很大,則說明有干擾；若表頭顯示值下降很大,則說明放射源太強,應(yīng)將探頭內(nèi)計數(shù)管取出一根；或者加大探頭與放射源之間的距離；或在放射源開口處一片一片加5mm左右厚度的鐵板，以減少探頭處的射線強度，直調(diào)到紅燈變綠。調(diào)整后應(yīng)把探頭和放射源固定,最好做一鐵罩罩起,這樣即可防灰塵,又可防盜。2、放射性防護世界上所有的人每日每時都在接受放射性射線的照射。在人體內(nèi)及人們生活的環(huán)境中到處都存在著微量的天然放射性元素,如碳14,鉀40,氡222,鍶90,鐳226等,它們廣泛存在于我們周圍的萬物之中,甚至我們體內(nèi),不斷地放射出射線照射人體。來自宇宙的放射線也照射著人體,這些是自然界中固有的。非人為造成的射線照射統(tǒng)稱為天然本底照射,地球上各地的宇宙射線強度及土壤,大氣中放射性物質(zhì)的含量是不同的,所以各地的本底照射率亦不同。北京地區(qū)每人每年約受到100毫倫的天然本底照射。此外，人們?nèi)メt(yī)院透視，照X光CT,都要受到射線的照射（可稱作生活照射）。胸部透視受到的照射率為每秒280毫倫左右,夜光表對手腕的照射率約為每小時1毫倫；電視顯像管表面最大照射率約為每小時0.2毫倫（但電視顯像管X-射線能量很低，很容易被玻璃及空氣吸收）；人體所含鉀40對人體的照射約為每天0.15毫倫；飲水的放射性可達到每升10-6毫居,空氣的放射性約為每立方米10-7毫居。這些日常生活中不可避免的放射性照射對人體并沒有什么影響,需要注意的問題是應(yīng)避免受到過量照射?！皞惽佟睘椤罢丈淞俊眴挝?，“照射量”是度量X射線與Y射線對空氣電離作用程度的量?！皠┝慨?dāng)量”單位是“雷姆”,“劑量當(dāng)量”是度量生物組織受到射線損傷程度的量。將“照射量”折算成計量當(dāng)量要經(jīng)過一系例復(fù)雜的運算，但對于X射線與Y射線對人體的作用來說,1倫琴大約相當(dāng)于0.92~0.97雷姆,所以可直接以倫琴數(shù)作為雷姆數(shù)來估算計量當(dāng)量值，其誤差只有5%左右。銫137照射量計算公式如下（1倫琴=1000毫倫琴）：3.28mt/（KR2）（倫琴）式中3.28為每毫居點源在1厘米處每小時的倫琴數(shù)；m為放射性強度，單位毫居；t為受照射時間，單位小時；R為與放射源間距，單位厘米；K為中間屏蔽物對射線的減弱倍數(shù)。（本儀器用放射源罐在每個封閉方向上的K值大于1000）。一般使用放射源強度為10?80毫居，常用為30毫居左右。特殊情況才使用強度較大的源，但最大也不超過500毫居。以放射源強度80毫居，鉛罐K=1000為例，在距源罐0.3米以外照射強度便可小于國家規(guī)定的一般工作人員和居民的允許值0.2毫倫/小時。（以每天8小時，每月26X8=208小時計算）。若放射源為500毫居。則上述距離為0.9米。以上是按整個工作日都在放射源旁來計算的。若平均每個工作日只在放射源旁逗留一、二個小時甚至更少，就完全不必考慮安全距離問題。在放射源窗口所對方向射線較強，以安裝距離1.5米，放射源強度80毫居為例計算，在容器內(nèi)無料情況下。探頭處的照射率約為11毫侖/小時，按國家規(guī)定放射性工作人員允許劑量標準，在探頭處允許逗留的時間為平均每周9小時，這個時間一般是足夠完成必須在探頭近旁所進行的工作的。（注意若容器內(nèi)有料，則允許逗留時間更長）。特需供應(yīng)的高強度源常用于大型貯罐或高溫熔爐，這樣情況測算探頭處的輻射場應(yīng)考慮容器本身對射線的減弱作用。以安裝距離4米，放射源強度500毫居及容器本身減弱系數(shù)K=4為例，在容器內(nèi)無料情況下，探頭照射率約為2.6毫倫/小時，這樣的照射率按國家規(guī)定放射性工作人員允許劑量標準，平均工作日允許逗留時間為7.5小時以上，可以認為允許整個工作日都是在探頭處逗留（一般工作人員及居民允許逗留時間平均每周約5小時）。根據(jù)長期動物試驗、原子彈受害者健康觀察及放射性工作事故等資料，人體一次接受照射量，全身各部分均達到100倫琴時才會產(chǎn)生輕度放射病，而要達到這樣數(shù)量級的輻照量，只有使用比本儀器的放射源高數(shù)萬倍的放射源才有可能。六、使用方法機箱后面板有CA-6JZ型插座，插座有6個角，左排1、2、3與右排4、5、6與繼電器JTX/3Z兩組觸點連接，1、2為常開點；2、3為常閉點；4、5為常開點；5、6為常閉點。具體接法視用途而定。圖（二）給出了接線方法，供參考。卸料控制：容器物料超出料位線（料滿）時，則開動電機卸料，當(dāng)卸料一段時間，料面低于料位線（空料）時，則控制電機停止卸料。如：水泥廠立窯料封控制即采取此種方法。卸料控制時，把圖（二）中A處兩根線及B處兩根線分別接到機箱CA-6JZ插座的2、3及5、6兩路常閉點上。當(dāng)滿料時啟動電機卸料，當(dāng)空料時斷開，停止卸料。LL1L2L3OKMAB圖（二）電機控制接線圖2、控制裝料：裝料控制應(yīng)把A、B兩處兩根線分別接到機箱CA-6JZ插座的1、2及4、5兩個常開點上，當(dāng)空料時啟動電機裝料，當(dāng)滿料時，停止電機裝料，以達到自動裝料目的。3、兩位控制：若容器較高，可以用兩臺料位計作兩位控制，這時圖（二）中A、B處兩根線分別接到兩個儀表上。（1）卸料控制：讓A處作上位機接2、3常閉點，B處作下位機接另一儀表2、3常閉點上。即上位料面滿時，啟動電機開始卸料；下位料面空時停止卸料。（2）裝料控制：把A、B兩處兩根線分別接到兩個儀表1、2角常開點上，A作為上位機，即上位料面滿時，電機停止；B作為下位機，下位料面空時，控制電機啟動進行裝料。（3）裝卸料控制：把上位機A、B處接儀表1、2角及4、5作進料電機控制；把下位機A、B處接到另一儀表3、4角及5、6角作卸料電機控制。七、維修LW-99型料位計在設(shè)計中把易出毛病的部分作了改進，盡量選擇低功耗件，同時加有可恢復(fù)保險絲，防雷壓敏電阻，所以LW-99型丫射線料位計很少出毛病。1、干擾信號調(diào)整：若干擾信號過大，可以打開機箱，找到電路板上的電位器W（出廠前調(diào)到R2+W=80KQ,基本達到最大抗干擾值，所以一般不要調(diào)）。