数字式一体化γ射线物位计的研制

    1 测量原理

    众所周知,核子物位检测设备,在国内、外已经广泛地应用于冶金、化工、电力、矿山、建材等行业的物位检测与控制,特别在高温、高压、强腐蚀性、有毒等环境条件比较恶劣的工业现场,核物位检测设备具有不可替代的地位。

    核料位计是根据介质对r射线的吸收原理研制的,其吸收规律符合比尔定律,可表述为如下函数:

    I=I_０ｅ^－μｄ

    式中:I为射线被介质吸收后的强度;I_０为射线被介质吸收前的强度;μ为介质吸收系数;ｄ为介质厚度。

    当盛装介质的容器内有、无介质时其射线强度将分别为I_１、I_２。根据公式则有I_１＝I_０ｅ^－μｄ１、I_２＝I_０ｅ^－μｄ２。

     式中I_１为有介质时的射线强度;I₂为无介质时射线强度,即d２＝０时的射线强度。

    由于上述公式中ｅ^－μｄ的因子的作用,I_２〉〉I_１。

    将被测的两种状态下的射线强度进行判别比较,即可判断介质的“空”、“满”。

    2 系统设计

    2 . 1 结构设计

    数字式一体化γ射线物位计由辐射源和主机两部分组成。辐射源安装在特制的工作铅罐中,辐射源将射线经铅罐上的准直孔形成一个直径很小的射线束射出,工作铅罐备有可以控制辐射源射出的开关。主机包含传感器和控制线路。由于数字式一体化γ射线物位计是室外控制型仪表,因此对其抗电磁波等因素的干扰,外界环境温度变化的影响,在比较恶劣的工业现场应用的适应性都提出了新的更高要求。为此外壳设计采用重铝压铸,有效的屏蔽了各种电磁辐射,以适应应用现场的各种恶劣环境。

    2 . 2 硬件电路设计

    数字式一体化γ射线物位计主要由AT89C4051单片机、显示驱动控制、按键输入、参数掉电保存,继电器驱动输出、信号整形倍频电路等组成。仪器以AT89C4051单片机为核心来检测γ射线强度的变化的。γ射线传感器传来的信号经过反向器整形,整形后的信号作为振荡器的控制开关,振荡器的输出经整形、驱动提供给单片机处理。单片机将传来的频率信号换算为γ射线强度值。经过显示驱动电路后显示;同时将检测到的γ射线强度值与程序设定的γ射线下限强度值进行比较,低于设定的允许值时报警继电器动作,供上位机集中监控使用。

    (1)单片机。

    主控部分由89C4051单片机完成。提供以下几个功能。

    ①为系统测量提供精确的定时器。

    ②通过控制片内计数器的启停,获取γ射线强度的大小。