一種x射線稱重裝置的製作方法

2023-12-01 09:38:16 1

專利名稱：一種x射線稱重裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種計量稱重裝置，具體地說是一種利用X射線對物體重量進行稱重的X射線稱重裝置。
背景技術：
目前使用放射源鈷60或銫137測量物料重量的核子秤雖說成本低但不環保，而且在實際應用時會涉及到許多手續，企業對放射源要有許可證，廠方需環保局備案，運輸中也需要特別車輛運輸，在設備老化後源處理回收也涉及很多問題。並且由於粒子能量過高在穿透輕質物料時，被物料吸收而造成的強度減弱是很小，所以對於菸絲、塑料等輕質量的物料無法比較精確計量，對物料質量多少的反應不靈敏。這是由於原子序數越低，康普頓散射越靈敏。入射X射線光子與原子外層軌道中結合鬆弛的電子相遇，這個電子因碰撞反衝而離開原子，並帶走了一部分光子能量，使光發生偏轉或能量降低。原子序數越小，其軌道電子的結合力越小，發生康普頓散射機率越大。當然康普頓散射還與入射X光子能量，入射X光子和物料表面之間的夾角等有關係。而且放射源對作業人員的損傷較大。目前尚未有適用於輕質物料測量、X射線法產生的射線強度可控、對物料適應性強、範圍廣、對作業人員損傷小的X射線稱重裝置。X射線稱重方法與放射源方法在具體技術方案上不同，不僅在稱重裝置上的結構不同，而且在軟體處理方面也不同於伽馬射線源的技術方案。

發明內容
針對現有核子秤存在的缺陷，本發明提供一種適用於輕質物料質量測量、X射線法產生的射線強度可控、對物料適應性強、範圍廣測量精確、對作業人員損傷小的一種X射線
稱重裝置。解決上述問題採取的具體技術措施是
一種X射線稱重裝置，包括輸送裝置7、測速傳感器8及主機裝置6，其特徵在於在框架9的上部裝有X射線發生器2，高壓發生器I和X射線管冷卻裝置3分別與X射線發生器2相連接，在框架9的中部裝有輸送裝置7，在輸送裝置7上裝有測速傳感器8，測速傳感器8的信號輸出端與主機裝置信號輸入端相連，在輸送裝置7的下方裝有X射線探測器4，在X射線探測器4中裝有信號變送裝置5 ;信號變送裝置5的電路連接關係是此電路電源採用24VDC和-5VDC雙電源，電路由輸入信號調理電路和V-I變換電路組成，輸入信號調理電路由磁珠、阻容器件以及運算放大器組成，V-I變換電路由儀表放大器、運算放大器、三極體、阻容器件組成，信號源0 IV接到U+與U-之間，通過磁珠L9、電阻R37和電容C52組成的低通濾波電路連接運算放大器U14，信號通過運算放大器U14連接儀表放大器Ul I輸入的正端，儀表放大器Ull的輸出信號接在三極體Q3的基極，反饋電阻R15串接在三極體Q3的發射極處，電源+24VDC與-5VDC為運算放大器U14和運算放大器U12提供電源，儀表放大器Ull和三極體Q3由+24VDC提供電源；信號變送裝置5的信號輸出線連接主機裝置6。
本發明的有益效果本發明適用於各種散裝固態物料的在線連續計量及配料控制，廣泛地應用於水泥、煤炭、煉焦、鋼鐵、礦山、發電、化工、食品等行業。本裝置在運輸過程中無輻射，安裝方便，適應惡劣環境條件，不影響輸送機的正常工作，也不需要對原有輸送裝置做較大的改動。不同 於放射源實時產生高能粒子，而且本裝置產生的X射線強度可控，保證作業人員的損傷人為可控，且裝置周圍輻射劑量很低。對於輕質量的物料可以通過調節X射線強度精確計量，反應靈敏，對物料適應性強，範圍廣，不受物料的物理化學性質的影響，不受輸送機的振動、厚度、慣性、磨損等因素的影響。非接觸式測量，不受皮帶張力變化及皮帶機震動影響。檢測數據齊全，可顯示多種監測參數，並可給出多種模擬量或開關信號供用戶使用，為用戶提供了瞬時流量，輸送機負荷，年、月、日、班、時產量及總量累計，報表統計分析及列印等。


圖I為本發明的結構示意 圖2為本發明中主機系統控制框 圖3為本發明中信號變送裝置的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的結構。一種X射線稱重裝置，如圖I所示，具體結構是在框架9的上部裝有X射線發生器2，X射線發生器2為美國瓦裡安公司PaxPowerFPX產品系列，為高能射線管，且佔用空間小。與X射線發生器2相配套的高壓發生器I和X射線管冷卻裝置3分別與X射線發生器2相連接，高壓發生器I產生高電壓供給X射線發生器2，X射線管冷卻裝置3用於保證長時間工作情況下X射線發生器2產生的熱量的交換，詳細內容參見ZL 200720016446. 9。在框架9的中部裝有輸送裝置7，在輸送裝置7上裝有測速傳感器8，用於測定運動速度，測速傳感器為德國FRE38系列絕對值旋轉編碼器，測速傳感器8的信號輸出端與主機裝置6信號輸入端相連，主機裝置6為研祥工控機，其型號為IPC610/PC6006/2. 8GHz/512M/80G/1USB。主機裝置6包括液晶顯示器、鍵盤、滑鼠、印表機。在輸送裝置7的輸送皮帶下方裝有X射線探測器4，X射線探測器4為美國瓦裡安公司PaxScan (R) 3024M，使用周向射線管配長形X射線探測器，從而避開了現有技術中a角的問題，可以只根據物料的厚度來確定X射線管與探測器之間的距離。這樣可以大大減小發生器與探測器之間的距離。在X射線探測器4中裝有信號變送裝置5，信號變送裝置5為本發明自行設計，電路結構如圖3所示，此電路電源採用24VDC和-5VDC雙電源，實現了電信號的變送功能，滿足電壓與電流之間變換需求。電路由輸入信號調理電路和V-I變換電路兩部分組成，輸入信號調理電路由磁珠、阻容器件以及運算放大器組成，用來提高信號質量和驅動能力；V-I變換電路由儀表放大器、運算放大器、三極體、阻容器件組成，將前級處理完成的信號送給儀表放大器Ull的輸入端，儀表放大器Ull輸出接在三極體Q3的基極，同時將反饋信號接到儀表放大器Ull的輸入端，從而構成閉環調節，通過精密電阻R15實現V-I變換。儀表放大器是一種精密差分電壓放大器，它源於運算放大器，且優於運算放大器，儀表放大器把關鍵元件集成在放大器內部，其獨特的結構使它具有高共模抑制比、高輸入阻抗、低噪聲、低線性誤差、低失調漂移增益設置靈活和使用方便等特點。信號源O IV接到U+與U-之間，通過磁珠L9、電阻R37和電容C52組成的低通濾波電路進入運算放大器U14，信號通過運算放大器U14送給儀表放大器Ull輸入的正端，運算放大器U14可以提高電路的驅動能力，儀表放大器Ull將輸出信號接在三極體Q3的基極，反饋電阻R15串接在三極體Q3的發射極處，將三極體Q3的發射極電位直接反饋回儀表放大器Ull的輸入負端，形成負反饋，同時將串接精密電阻R15後的電位通過運算放大器U12反饋給儀表放大器Ull的正端，形成正反饋。電源+24VDC與-5VDC 為運算放大器U14、運算放大器U12提供電源，儀表放大器UlI和三極體Q3由+24VDC提供電源，通過選取R15為精密電阻，可以在IOUT端得到0 20mA電流，滿足信號變換需求。運算放大器U14、運算放大器U12的型號為美國德克薩斯州的達拉斯的TexasInstruments (簡稱TI)公司的LM358，儀表放大器Ull的型號為美國德克薩斯州的達拉斯的Texas Instruments (簡稱TI)公司的INA132U。探測器4的輸出端接信號變送裝置的輸入端，信號變送裝置輸出的0 — 20MA信號連接主機裝置6。X射線發生器2發出的X射線穿透輸送裝置7上被測物料後被X射線探測器4接收，經信號變送裝置5轉換成標準信號送於主機裝置6處理，在主機裝置6內裝有上述信號數據處理的軟體。上述各部件的電路連接方法均按產品說明書提供的電路圖連接。主機裝置6的系統控制如圖2所示，可參照ZL200820010641. 5相關內容，X射線探傷機的控制裝置分為控制層及設備層兩個層面，控制層包括主機裝置、設備層的現場控制PLC、冷卻裝置溫控表，通過串行通訊接口經通訊電纜接現場控制PLC，通過另一串行通訊接口與冷卻裝置溫控表進行通訊連接；設備層包括各動力裝置及檢測裝置，各動力裝置接收控制層中現場控制PLC或冷卻裝置溫控表輸出的控制信號，並將檢測信號反饋至控制層，現場控制PLC中存有設備層相應設備的控制程序。其中受控於現場控制PLC的動力裝置包括對射線發生器施以高電壓使其產生射線的高壓發生器；由步進電機驅動高壓原邊的自耦變壓器；自耦變壓器輸出的電壓經變壓器變壓後整流濾波後的電壓取樣電路；設於冷卻裝置中的壓力開關、流量開關及故障報警器等。本發明的工作原理和測量方法是
該裝置的基本物理學原理為X射線實際是高速電子撞擊物質(原子核)所產生的高頻短波長的電磁波，X射線能量決定了其穿透能力，原則上是高壓發生器電壓越高，電子在電場加速後的能量越大，所以穿透能力越強，工業規定其適用範圍在厚度為2 250mm，材質為碳素鋼、低合金鋼、奧氏體不鏽鋼、鎳及鎳基合金。X射線發生器在穩定狀態下發射恆定強度的X射線，X射線穿過傳送皮帶上的被測物料後，由於被測物料的吸收作用，其射線強度將會減弱，其減弱關係在一定範圍內符合指數衰減規律，如公式I所示
Ii = BIq ；pd
公式I
式中I 穿透物質前X-射線的強度；Ii穿透物質後X-射線的強度； 物質的質量衰減係數；P物質的密度；d物質的厚度；B散射因子。由公式(I)可得公式2:
權利要求
1.一種X射線稱重裝置，包括輸送裝置(7)、測速傳感器(8)及主機裝置(6)，其特徵在於在框架(9)的上部裝有X射線發生器(2)，高壓發生器(I)和X射線管冷卻裝置(3)分別與X射線發生器(2 )相連接，在框架(9 )的中部裝有輸送裝置(7 )，在輸送裝置(7 )上裝有測速傳感器(8)，測速傳感器(8)的信號輸出端與主機裝置信號輸入端相連，在輸送裝置(7)的下方裝有X射線探測器(4)，在X射線探測器(4)中裝有信號變送裝置(5);信號變送裝置(5)的電路連接關係是此電路電源採用24VDC和-5VDC雙電源，電路由輸入信號調理電路和V-I變換電路組成，輸入信號調理電路由磁珠、阻容器件以及運算放大器組成，V-I變換電路由儀表放大器、運算放大器、三極體、阻容器件組成，信號源O IV接到U+與U-之間，通過磁珠L9、電阻R37和電容C52組成的低通濾波電路連接運算放大器U14，信號通過運算放大器U14連接儀表放大器Ull輸入的正端,儀表放大器Ull的輸出信號接在三極體Q3的基極，反饋電阻R15串接在三極體Q3的發射極處，電源+24VDC與-5VDC為運算放大器U14和運算放大器U12提供電源，儀表放大器Ull和三極體Q3由+24VDC提供電源；信號變送裝置5的信號輸出線連接主機裝置6。
全文摘要
一種Ｘ射線稱重裝置，在框架的上部裝有Ｘ射線發生器、高壓發生器和X射線管冷卻裝置，在框架的中部裝有輸送裝置，在輸送裝置上裝有測速傳感器，測速傳感器的信號輸出端與主機裝置信號輸入端相連，在輸送裝置的下方裝有X射線探測器，在X射線探測器中裝有信號變送裝置，信號變送裝置的信號輸出線連接主機裝置。本裝置在運輸過程中無輻射，安裝方便，而且使用時X射線強度可控，且裝置周圍輻射劑量很低。對物料適應性強，範圍廣，不受物料的物理化學性質的影響，不受輸送機的振動、厚度、慣性、磨損等因素的影響。非接觸式測量，檢測數據齊全，可顯示多種監測參數，並可給出多種模擬量或開關信號供用戶使用。
文檔編號G01G19/00GK102768063SQ20121027878
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月8日 優先權日2012年8月8日
發明者孫明光, 田冰, 訾峰 申請人:丹東奧龍射線儀器有限公司