同位素料位计的智能化设计

　　许多工业检测仪表的现场使用,都存在一个现场调试问题,连续型同位素料位计也不例外。仪表现场调试的准确与否,直接影响了仪表的测量精度。仪表调试不准确或偏差很大的话,操作人员(或后续自动控制系统)据此操作,有时会造成难以挽回的损失或事故。但仪表必须由具备一定专业知识的技术人员来调试,否则很难正常使用。能否让仪表具有一定的智能化进而实现自动调节(调试)呢?答案是肯定的。我们在研制GD-1连续型同位素料位计的过程中,从系统特点出发,通过软件编程,较好地解决了仪表的现场调试问题,同时也实现了一些其它自动功能。

　　1　同位素料位计测量工作原理

　　同位素料位计由放射源、辐射探测器和信号处理输出三部分组成。当γ射线穿过介质时,部分射线将被物质吸收,在已知空料(零位)、满料(满位)和其他任一时刻射线穿过介质后的射线强度时,就可以通过数据运算计算出设备内此时料位相对高度的百分比。测量原理如图1所示。

　　2　系统运行参数的自动调整

　　放射源辐射出的射线穿物透料后,其射线计数的多少与物料的高度之间存在一种对数关系,即

　　式中:N为穿过物料后的辐射强度;N0为空料时的辐射强度;μm为质量吸收系数;ρ为物料的密度;d为射线穿过物料的厚度(或称高度)。

　　则由式(1)可得:

　　假设料位是相对零位时的计数为N0,则有

　　d_⁰=0(3)

　　若料位是满位时的计数为N1,则此时相对高度为

　　那么由式(2)~式(4)可知,当计数为N时,料位相对于满位的百分比高度h为

　　为了保证测量的精度和减小误差,根据对数计算的性质,式(5)转换为

　　我们知道,探测器在料位处于零位和满位所探测到的射线个数是不相等的,而且差别会很大。当零位或满位的值表示的是系统真实的零位或满位时,则在不考虑统计涨落的情况下探测器探测到的射线强度N满足

　　N₀≥N≥N₁(7)

　　现假设相对零位偏高,则当实际料位低于相对零位时,必然会出现

　　N≥N₀(8)

　　此时,为了消除统计涨落对测量精度的影响,采用比较剔除的方法,引入标志1(对于N1≥N的情形,则引入标志2),考察

　　N≥N₀+2σ(9)

　　如果式(9)成立,则考察标志1。若标志1为真,则其为假,同时判定现在的料位是真地低于原相对零位,从而决定保留N,并用N代替N0,这样就完成了一次相对零位准确值的逼近。若标志1为假,则置其为真,等待下一个计算比较周期再做判断。