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    李立鼎（1965－）
男，儀器儀表工程師，（株洲冶煉集團公司電力自動化中心，湖南  株洲  412004） 畢業于國防科學技術大學，現于株洲冶煉集團從事自動化與計量技術工作。

摘要：對分核子秤誤差來源進行分析，以便在實際工作中解決問題，從而提高核子秤計量的準確度和可靠性。

關鍵詞：核子秤；誤差；計量；準確度

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

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

2 核子秤工作原理

    核子秤由r射線源、A型支架、r射線探測器、前置放大器、測速裝置、微機及電源系統組成。其方框圖組成如圖1所示.

圖1   系統方框圖

    射線源固定在A型支架頂端而穩定放射r射線，并在其平面內呈扇形照射，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射線探測器上，因此，r射線探測器輸出信號的大小反應出輸送機上物料的多少。

    r射線穿透物料后，其強度呈如下變化規律：

    N= N。e-Up*F/S （1）

    其中；Up為物料的質量吸收系數；   F為輸送機負荷；S為物料寬度；

    N。為無物料時探測器處r射線強度；

    N為有物料時探測器處r射線強度；

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

    其中；U。為無物料時的輸出信號；   U為有物料時的輸出信號；

    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。

    經測量U、U。，并通過標定將K2值確定，便可得輸送物料負荷F，而輸送機的速度V可由測速裝置的脈沖信號經計算得到：
　
    V= K4*V1+ K3 （4）

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

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

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

    其中：Fi為輸送機瞬時負荷；Vi為輸送機瞬時速； t為累計時間間隔

3 核子秤誤差的來源

    由上述原理可知，r射線探測器輸出信號經前置放大器與速度信號同送微機處理后，可顯示物料流量、累計量，那么，其計量所產生的誤差，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%，可見時間越長，衰變越大，因而r射線源有其自身的不穩定性。

    （2）   r射線源受震動后的影響

    如果A型支架固定不穩，受震動后致使放射線源照射中心發生偏移，那么電離室接收到的r射線強度便會失真，從而帶來其輸出信號發生偏差。

    3.2 前置放大器工作不穩的影響

    前置放大器實質上是一個電流—頻率變換器，其特點是靈敏度高、線性好、抗干擾能力強，信號便于遠程傳輸，因而要求放大器的截止頻率高、通頻帶寬及高頻響應好，不然高頻成份不易通過，U。中缺少高頻成份，便會帶來計量誤差，所以前置放大器必須穩定地工作。

    3.3 物料粒度與堆積形狀或物料成份、水份發生變化對計量的影響

    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計過程，不能準確稱量一小點物料和用一小點物料進行標定。在校驗核子秤準確度時應充分考慮這些。如果輸送的物料與校驗的物料在粒度與堆積形狀發生較大變化而不重新校驗，便會帶來計量誤差。

    同時，物料的成份、水份發生較大變化，其物料吸收r射線的強度便會發生變化，因而如果不重新校準，也會帶來計量誤差。這一點在多次的生產實踐中得到了驗證。

    3.4 測速裝置的影響

    （1）測速裝置松動的影響

    測速裝置松動，如接近開關松動，不能很好地記錄測速盤的轉數，如時記時不記，便會造成與皮帶速度不成正比的信號，從而給計量帶來誤差。由于受震動地影響，這一現象時有發生。

    （2）測速裝置安裝不適當的影響

    測速裝置，如接近開關，與測速盤距離安裝要適當，如距離太近，接近開關易被盤齒打壞；如距離太遠，測速盤齒易被漏記。這都會使速度信號不穩定而造成計量誤差。

    （3）測速裝置變壞的影響

    測速裝置特性變壞，輸出的信號失真，也會給計量造成誤差。

    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射線的劑量會越大，從而電離室接收到的r射線強度會越小，致使計量產生偏差。這一現象必須引起足夠的重視。

    3.6 設備的影響

    因皮帶、鏈板磨損或更換新皮帶、新鏈板，都會造成U。值的變化。如果不及時測定U。值，修正其變化，核子秤的計量也不會準確。

4 防范核子秤計量產生誤差的措施

    通過上述誤差原因產生的分析，要想提高核子秤計量準確性，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境變化的影響，至少半個月校正一次U。值。由原理分析可知，如果U。值真實可靠，那么核子秤的計量準確度便有了基礎性的保證。

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

    4.2 物料的粒度與堆積形狀，或物料成份、水份發生較大變化時，均應采取實物動態標定。實物動態標定的目的，由原理可知，便是確定物料重量常數K2。

    實物動態標定時，應注意料流要穩定，流量選用生產時的額定負荷，標定時間應大于皮帶運轉兩圈所需的時間，標定實物的重量應大于皮帶運轉兩圈所攜帶的量。同時，實物標定時所采用的靜態標準秤其精度應優于0.3%

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

    4.4 正常使用一段時間后，如三個月，一般用模擬校驗板進行測量，以檢驗核子秤是否工作在正常狀態下。如模擬校驗值超差，則需進行調校以使其工作在正常狀態下，從而保證其計量準確可靠。

5  結束語

    在傳統電子皮帶秤不具備工作條件的狀況下及環境惡劣的情況下，核子秤作為動態稱重計量器具，能很好地完成其計量工作。在實際應用工作中結合現場實際工作情況，注意其誤差來源可能的產生，采取其防范措施，就能滿足的計量要求。