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    李立鼎（1965－）
男，儀器儀表工程師，（株洲冶煉集團(tuán)公司電力自動(dòng)化中心，湖南  株洲  412004） 畢業(yè)于國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，現(xiàn)于株洲冶煉集團(tuán)從事自動(dòng)化與計(jì)量技術(shù)工作。

摘要：對(duì)分核子秤誤差來源進(jìn)行分析，以便在實(shí)際工作中解決問題，從而提高核子秤計(jì)量的準(zhǔn)確度和可靠性。

關(guān)鍵詞：核子秤；誤差；計(jì)量；準(zhǔn)確度

Abstract: In order to solve the problem in the practical applications, the cause of nuclear weighing appartus error is analyzed. The accuracy and reliability of nuclear weighing appartus are therefore improved.

Key words: nuclear weigher；error； measure；accuracy

1 引言

    由于生產(chǎn)條件限制（如皮帶很短）或環(huán)境惡劣等因素的影響，傳統(tǒng)電子皮帶秤不能有效地克服其皮帶效應(yīng)所帶來的影響，因而這些地點(diǎn)不宜采用該類型的動(dòng)態(tài)秤，而核子秤正好可以克服傳統(tǒng)電子皮帶秤所不能克服的這些不足，因此株洲冶煉集團(tuán)公司在這些地點(diǎn)選擇安裝了十余臺(tái)核子秤來計(jì)量物料，其效果比傳統(tǒng)電子皮帶秤要好。但任何計(jì)量器具都有誤差，在此便有針對(duì)性地對(duì)核子秤的誤差來源作簡要分析，并結(jié)合工作實(shí)踐，提出了防范其誤差產(chǎn)生的措施。

2 核子秤工作原理

    核子秤由r射線源、A型支架、r射線探測(cè)器、前置放大器、測(cè)速裝置、微機(jī)及電源系統(tǒng)組成。其方框圖組成如圖1所示.

圖1   系統(tǒng)方框圖

    射線源固定在A型支架頂端而穩(wěn)定放射r射線，并在其平面內(nèi)呈扇形照射，物料從A型支架中穿過，r射線源的一部分被物料吸收，其余部分穿透物料，照射到r射線探測(cè)器上，因此，r射線探測(cè)器輸出信號(hào)的大小反應(yīng)出輸送機(jī)上物料的多少。

    r射線穿透物料后，其強(qiáng)度呈如下變化規(guī)律：

    N= N。e-Up*F/S （1）

    其中；Up為物料的質(zhì)量吸收系數(shù)；   F為輸送機(jī)負(fù)荷；S為物料寬度；

    N。為無物料時(shí)探測(cè)器處r射線強(qiáng)度；

    N為有物料時(shí)探測(cè)器處r射線強(qiáng)度；

    r射線探測(cè)器輸出信號(hào)U與r射線強(qiáng)度成正比，故有：
　　
    U= U。e-Up*F/S  （2）

    其中；U。為無物料時(shí)的輸出信號(hào)；   U為有物料時(shí)的輸出信號(hào)；

    令K2=-S/ Up，則有
     
    F= K2*ln（U/ U。）+K1  （3）

    上式中，K1為修正值，一般取零。

    經(jīng)測(cè)量U、U。，并通過標(biāo)定將K2值確定，便可得輸送物料負(fù)荷F，而輸送機(jī)的速度V可由測(cè)速裝置的脈沖信號(hào)經(jīng)計(jì)算得到：
　
    V= K4*V1+ K3 （4）

    其中，V為輸送機(jī)的速度；   V1為速度脈沖信號(hào)；
　　　
    K4為速度參數(shù)；   K3為修正值，一般取零。

    那么，輸送機(jī)輸送的物料流量P可計(jì)算出：
　　　
    P= F* V （5）

    因而有，物料的累計(jì)量W為：
　　　
    W=∫Pdt
　　 =∑Fi*Vi* t      （6）

    其中：Fi為輸送機(jī)瞬時(shí)負(fù)荷；Vi為輸送機(jī)瞬時(shí)速； t為累計(jì)時(shí)間間隔

3 核子秤誤差的來源

    由上述原理可知，r射線探測(cè)器輸出信號(hào)經(jīng)前置放大器與速度信號(hào)同送微機(jī)處理后，可顯示物料流量、累計(jì)量，那么，其計(jì)量所產(chǎn)生的誤差，從其原理來分析，有以下幾方面的原因：

    3.1 r射線源的影響

    （1）  r射線源衰變的影響

    因任何放射源都有衰變周期，而r射線源每月約衰變0。19%，可見時(shí)間越長，衰變?cè)酱螅蚨鴕射線源有其自身的不穩(wěn)定性。

    （2）   r射線源受震動(dòng)后的影響

    如果A型支架固定不穩(wěn)，受震動(dòng)后致使放射線源照射中心發(fā)生偏移，那么電離室接收到的r射線強(qiáng)度便會(huì)失真，從而帶來其輸出信號(hào)發(fā)生偏差。

    3.2 前置放大器工作不穩(wěn)的影響

    前置放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電流—頻率變換器，其特點(diǎn)是靈敏度高、線性好、抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)便于遠(yuǎn)程傳輸，因而要求放大器的截止頻率高、通頻帶寬及高頻響應(yīng)好，不然高頻成份不易通過，U。中缺少高頻成份，便會(huì)帶來計(jì)量誤差，所以前置放大器必須穩(wěn)定地工作。

    3.3 物料粒度與堆積形狀或物料成份、水份發(fā)生變化對(duì)計(jì)量的影響

    物料粒度主要影響r射線的散射作用，堆積形狀則主要影響物料的平均寬度。物料的粒度與堆積形狀就各小段來看有差別，但從足夠長段平均情況來看相差無幾。而核子秤的稱重原理是基于大量的統(tǒng)計(jì)過程，不能準(zhǔn)確稱量一小點(diǎn)物料和用一小點(diǎn)物料進(jìn)行標(biāo)定。在校驗(yàn)核子秤準(zhǔn)確度時(shí)應(yīng)充分考慮這些。如果輸送的物料與校驗(yàn)的物料在粒度與堆積形狀發(fā)生較大變化而不重新校驗(yàn)，便會(huì)帶來計(jì)量誤差。

    同時(shí)，物料的成份、水份發(fā)生較大變化，其物料吸收r射線的強(qiáng)度便會(huì)發(fā)生變化，因而如果不重新校準(zhǔn)，也會(huì)帶來計(jì)量誤差。這一點(diǎn)在多次的生產(chǎn)實(shí)踐中得到了驗(yàn)證。

    3.4 測(cè)速裝置的影響

    （1）測(cè)速裝置松動(dòng)的影響

    測(cè)速裝置松動(dòng)，如接近開關(guān)松動(dòng)，不能很好地記錄測(cè)速盤的轉(zhuǎn)數(shù)，如時(shí)記時(shí)不記，便會(huì)造成與皮帶速度不成正比的信號(hào)，從而給計(jì)量帶來誤差。由于受震動(dòng)地影響，這一現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

    （2）測(cè)速裝置安裝不適當(dāng)?shù)挠绊?BR>
    測(cè)速裝置，如接近開關(guān)，與測(cè)速盤距離安裝要適當(dāng)，如距離太近，接近開關(guān)易被盤齒打壞；如距離太遠(yuǎn)，測(cè)速盤齒易被漏記。這都會(huì)使速度信號(hào)不穩(wěn)定而造成計(jì)量誤差。

    （3）測(cè)速裝置變壞的影響

    測(cè)速裝置特性變壞，輸出的信號(hào)失真，也會(huì)給計(jì)量造成誤差。

    3.5 電離室套筒上積灰的影響

    因套筒上積灰越厚，其吸收r射線的劑量會(huì)越大，從而電離室接收到的r射線強(qiáng)度會(huì)越小，致使計(jì)量產(chǎn)生偏差。這一現(xiàn)象必須引起足夠的重視。

    3.6 設(shè)備的影響

    因皮帶、鏈板磨損或更換新皮帶、新鏈板，都會(huì)造成U。值的變化。如果不及時(shí)測(cè)定U。值，修正其變化，核子秤的計(jì)量也不會(huì)準(zhǔn)確。

4 防范核子秤計(jì)量產(chǎn)生誤差的措施

    通過上述誤差原因產(chǎn)生的分析，要想提高核子秤計(jì)量準(zhǔn)確性，可采取以下措施來加以保證：

    4.1  消除r放射源的影響

    （1）為克服放射源衰變和環(huán)境變化的影響，至少半個(gè)月校正一次U。值。由原理分析可知，如果U。值真實(shí)可靠，那么核子秤的計(jì)量準(zhǔn)確度便有了基礎(chǔ)性的保證。

    （2）為防止r放射源受震動(dòng)后發(fā)生照射偏移的影響，應(yīng)采取的措施是：A型支架的安裝應(yīng)與地面垂直，皮帶中心線、放射源中心線和電離室靈敏中心應(yīng)重合；A型支架與安裝架連接應(yīng)牢固可靠；放射源鉛罐應(yīng)安裝牢固，保證r射線對(duì)稱照射皮帶；定期校U。值，也能糾偏放射源受震動(dòng)后發(fā)生的微小偏移給計(jì)量所帶來的影響。

    4.2 物料的粒度與堆積形狀，或物料成份、水份發(fā)生較大變化時(shí)，均應(yīng)采取實(shí)物動(dòng)態(tài)標(biāo)定。實(shí)物動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的，由原理可知，便是確定物料重量常數(shù)K2。

    實(shí)物動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)，應(yīng)注意料流要穩(wěn)定，流量選用生產(chǎn)時(shí)的額定負(fù)荷，標(biāo)定時(shí)間應(yīng)大于皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)兩圈所需的時(shí)間，標(biāo)定實(shí)物的重量應(yīng)大于皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)兩圈所攜帶的量。同時(shí)，實(shí)物標(biāo)定時(shí)所采用的靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)秤其精度應(yīng)優(yōu)于0.3%

    4.3 如溫度變化、皮帶粘料或電離室套筒上積灰等，都能給計(jì)量帶來誤差，為提高其計(jì)量準(zhǔn)確性，還應(yīng)根據(jù)具體情況測(cè)U。值，便能有效防范核子秤的計(jì)量誤差超差。

    4.4 正常使用一段時(shí)間后，如三個(gè)月，一般用模擬校驗(yàn)板進(jìn)行測(cè)量，以檢驗(yàn)核子秤是否工作在正常狀態(tài)下。如模擬校驗(yàn)值超差，則需進(jìn)行調(diào)校以使其工作在正常狀態(tài)下，從而保證其計(jì)量準(zhǔn)確可靠。

5  結(jié)束語

    在傳統(tǒng)電子皮帶秤不具備工作條件的狀況下及環(huán)境惡劣的情況下，核子秤作為動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量器具，能很好地完成其計(jì)量工作。在實(shí)際應(yīng)用工作中結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工作情況，注意其誤差來源可能的產(chǎn)生，采取其防范措施，就能滿足的計(jì)量要求。