【摘要】：核儀表在工業(yè)儀表中具有重要地位,核探測技術(shù)的研究對(duì)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有推動(dòng)作用。核子料位計(jì)作為核儀表的一個(gè)重要分支,是一種非接觸式在線測量料位的裝置,可被廣泛應(yīng)用于石油、化工、醫(yī)藥等行業(yè)中。傳統(tǒng)的核子料位計(jì)多采用無機(jī)閃爍體,實(shí)際使用中存在測量精度低、應(yīng)用場景有限等不足之處。塑料閃爍體以其優(yōu)異的特性,逐漸被應(yīng)用到核探測技術(shù)之中。本文介紹了核子料位計(jì)的工作原理,設(shè)計(jì)了基于塑料閃爍體的核子料位監(jiān)測系統(tǒng)。敘述了射線與物質(zhì)作用的基本規(guī)律,突出了塑料閃爍體中熒光收集的特點(diǎn),并驗(yàn)證了HND-S2塑料閃爍體探測器的性能。本系統(tǒng)根據(jù)射線穿過物料后強(qiáng)度衰減的原理,通過測定射線強(qiáng)度的變化確定料位的高度。閃爍探測器采用兩端帶有光電倍增管的長塑料閃爍體,對(duì)塑料閃爍體兩端以指數(shù)規(guī)律衰減的計(jì)數(shù)求加。重點(diǎn)分析了閃爍探測器的硬件結(jié)構(gòu)和信號(hào)調(diào)理電路,給出了系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)主要包括閃爍探測器、信號(hào)調(diào)理電路、MCU模塊、電源。閃爍探測器依據(jù)HND-S2塑料閃爍體,建立了料位測量的物理模型。信號(hào)調(diào)理電路對(duì)核脈沖信號(hào)進(jìn)行阻抗變換、信號(hào)甄別和整形后,將信號(hào)傳給MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,并將處理后的數(shù)據(jù)與上位機(jī)進(jìn)行通信。軟件方面重點(diǎn)介紹了對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定、信號(hào)的采集和處理,深入討論了軟件的濾波算法,敘述了MCU對(duì)FRAM中數(shù)據(jù)的寫入與讀取。實(shí)驗(yàn)根據(jù)HND-S2塑料閃爍體的性能測試結(jié)果,建立探測器兩端信號(hào)與點(diǎn)狀放射源相對(duì)位置的關(guān)系,通過對(duì)其積分運(yùn)算確定現(xiàn)場線狀放射源理想模型來測定料位高度,其測量精度高誤差低于1%。
【圖文】：

圖２．邋３收集距離與被收集光子數(shù)的關(guān)系逡逑Ｆｉｇ邋２．３邋Ｔｈｅ邋Ｋｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｔｈｅ邋出ｓｔａｎｃｅ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｃｏｌｌｅｃｔ邋ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ｐｈｏｔｏｎｓ逡逑圖２．３中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是建立在光子產(chǎn)生點(diǎn)是Ｗ光子收集點(diǎn)為對(duì)稱中也的，縱坐逡逑標(biāo)表示的僅僅是一個(gè)相對(duì)含義。Ｗ此可Ｗ發(fā)現(xiàn)；當(dāng)光子的產(chǎn)生點(diǎn)離光子的收集點(diǎn)逡逑很近時(shí)，收集到的光子數(shù)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光子產(chǎn)生點(diǎn)遠(yuǎn)離光子收集點(diǎn)時(shí)的情況；隨著逡逑光子產(chǎn)生點(diǎn)與光子收集點(diǎn)距離的X棿�，能够被收集到的光奏]炕岜淶煤萇伲駑義暇嗬氡浠那魘埔不嶂鸞ケ浠�。辶x希玻春俗恿銜患頻奶講庠礤義顯諍頌講庀低持�，为链T隕湎叩募亮亢吞匭雜懈齠康娜鮮叮�，研究不同的探辶x喜夥絞接兇胖匾饔�，将对选择乎r實(shí)奶講餛骱偷繾友У緶防垂菇ㄌ講庀低塵哂繡義現(xiàn)傅甲饔茫旅媧映Ｓ玫模戎痔講夥絞郊櫻蹋海喚檣�。辶x希玻矗奔剖飭垮義霞剖飭康姆絞澆黿鮒患撲閭講餛魘涑齙穆齔迨�，磦蝤可；＾定量诧喛射线的伭x锨慷群圖亮�，典型的计数诧喛方g餃繽跡玻此荊哄義咸講餛鰨桑爸眉叮桑綾鵪鰨ū昶麇義希懾危裕危卞危裕我唬哄義細(xì)哐溝繚村蔚脫溝繚村義蟇２．４計(jì)數(shù)測量逡逑Ｆｉｇ邋２．４邋Ｃｏｕｎｔ邋ｍｅａｓｕ

巧光被位于長塑料閃爍體兩端的光電倍增管光陰極收集而發(fā)出光電子，光電子在逡逑光電倍增管內(nèi)經(jīng)過倍增放大后從陽極輸出電信號(hào)，設(shè)些電信號(hào)是脈沖信號(hào)。閃爍逡逑探測器的實(shí)物圖如圖３．２所示。逡逑化？—￣邐■邐？邐１＇－１逡逑：…一邋—一Ｔ！逡逑圖３．邋２閃爍探測器實(shí)物圖逡逑Ｆｉｇ邋３．２邋Ｔｈｅ邋ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ邋ｄｅｔｅｃｔｏｒ逡逑３．１．１閃爍體模塊逡逑閃爍體的發(fā)光持續(xù)時(shí)間影響光子的分辨和光子數(shù)目的多少。常用閃爍體可分逡逑為有機(jī)閃爍體和無機(jī)閃爍體兩大類，有機(jī)閃爍體的發(fā)光持續(xù)時(shí)間為納秒級(jí)，而無逡逑機(jī)閃爍體的發(fā)光持續(xù)時(shí)間為微秒級(jí)ｔ２７＾為了提高探測靈敏度和分辨率，降低所用逡逑放射源的活度，同時(shí)便于測量大型物料罐，本方案選擇了有機(jī)閃爍體（塑料閃爍逡逑體），如表３．１所示給出了幾種常用的塑料閃爍體的性能參數(shù)表。逡逑１９逡逑
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL812

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1 洪躍;各種尺寸塑料閃爍體的制備及各種因素對(duì)性能的影響[J];原子能科學(xué)技術(shù);1966年03期

2 衛(wèi)民;空氣等效塑料閃爍體的試制[J];原子能科學(xué)技術(shù);1966年03期

3 傅偉安,華保滋;對(duì)三聯(lián)苯閃爍體的制備[J];原子能科學(xué)技術(shù);1966年03期

4 傅偉安,華保滋;閃爍體

本文編號(hào)：2606469