核辐射工业检测仪表教学课件PPT.ppt

1 核辐射工业检测仪表 第四章 2 第四章核辐射工业检测仪表 一 概述二 核辐射穿透式厚度计三 核反射式厚度计四 核辐射式密度计五 核辐射式物位计六 核辐射式成分分析仪七 其它检测仪表 3 料位检测 料位计 密度检测 密度计 厚度检测 厚度计 辐射型工业检测仪表中的 老三计 料位计 密度计 厚度计 成份检测 煤炭灰分分析仪 水份仪 一 概述 4 1 辐射型工业检测仪表的特点1 非接触式测量 2 环境因素对核辐射的来源无影响 3 实现在线测量 4 对被测对象无损伤和破坏 5 能实现同时多个参量测量 6 测量结果相对性 7 辐射测量的特殊性 5 2 工作原理1 吸收效应 2 电离效应 3 散射效应 n 6 3 常用仪表1 电离效应 静电消除器 烟雾报警器 放射性避雷针 2 吸收效应 透射式厚度计 气体压力计 密度计 同位素透射仪表 密度 料位及称重 3 散射效应 同位素反散射仪表 测井 n测井及水分计 7 4 基本结构1 有防护屏蔽的辐射源2 有适当几何布置的辐射灵敏探测装置3 处理探测器输出信号的电子学线路4 用于贮存和分析结果的仪器 8 二 核辐射穿透式厚度计 1 基本原理 9 对于 射线 对于 射线 仅对窄束单能射线适用 对宽束和多能射线需修正 10 2 穿透式厚度计 测量范围 几mg cm2 600mg cm2对于钢板 约0 003 0 8mm常采用的放射性同位素 tl204 sr90 c14 pm147 kr85常用探测器 单电离室 双电离室 11 12 1 单电离室 厚度计 13 2 双电离室 厚度计 14 3 穿透式厚度计 测量热轧钢板厚度或其他较厚物体的厚度 测量范围 对于钢约为0 064 125mm 常用范围0 5 50mm对于其他材料 常用辐射源 137cs 60co 241am探测器 闪烁探测器 电离室 15 三 核反射式厚度计 1 基本原理 射线 ip0 由非常厚的散射体反射出的反散射线强度x 被测物厚度ip 反散射强度k 决定于辐射能量的常数 可由下式确定 16 反散射强度和厚度的关系 17 ip0 当xn 0时的反散射辐射强度ipn 当xn大于等于xh时的反散射辐射强度 n 覆盖材料的密度 镀膜厚度 射线 18 对于 射线 19 2 反射式厚度计 测量范围在160mg cm2以下 20 3 反射式厚度计 测量范围约为0 18mm 21 四 核辐射式密度计 密度计测量范围 0 2 5g cm3 1 穿透式密度计 22 五 核辐射式物位计 1 检测物位的几种方式与原理 1 利用辐射源和探测器间距离的变化测量物位 23 2 利用物质对射线的吸收程度测量物位 24 25 26 2 固定式物位计 包括连续指示和继电器物位计常用测量范围 0至几米辐射源 co60 cs137探测器 闪烁计数器误差 几毫米 27 3 随动式物位计 测量范围 0至20几米 28 射线定点料位计的应用实例 水泥立窑的料封 29 六 核辐射式成分分析仪 1 核辐射式成分分析仪测量物质成分的原理 1 吸收法 成分复杂的物质对 射线的吸收系数 m应写成 30 31 2 散射法 32 3 能谱分析法 33 2 成分分析的重要应用 煤灰分仪 34 煤灰分煤在一定温度下充分 完全灼烧后 氧化物残留 主要由sio2 al2o3组成 所占灼烧前煤的质量分数 煤灰分与煤的发热量密切相关 是煤的品质的重要指标 通用方法化学检验法 缺点是存在着比较大的滞后性 无法在线检验 35 鉴别煤中所含的树木化石含灰量 分析传送带上的煤品质 监测和控制电路 伽马射线瞄准仪 火花发出检测器 伽马射线 传送带 辐射源 36 设近似按窄束平行 射线考虑 又设探测器是线性响应 则探测器的输出信号 i0 皮带空载 无煤 时的信号 t 煤对某种能量 射线总的质量吸收系数 x 射线所穿透煤层的质量厚度 37 按对复合材料质量吸收系数的计算规则 w 所要测的元素或化合物 灰分 的质量吸收系数fw 所要测的元素或化合物 灰分 的含量 百分重量 m 基体碳的质量吸收系数fm 基体碳的含量 百分重量 由式对中能 射线 煤的质量吸收系数 38 对中能 射线 煤的质量吸收系数 皮带空载时探测器对中能 射线的输出信号 皮带有煤时探测器对中能 射线的输出信号 对低能 射线 煤的质量吸收系数 皮带空载时探测器对低能 射线的输出信号 皮带有煤时探测器对低能 射线的输出信号 39 通过推导最后得到其中 碳对低能 射线的质量吸收系数 是已知的 碳对中能 射线的质量吸收系数 也是已知的 灰份物质对低能 射线的质量吸收系数 只要灰份的组成已知 或是固定不变的 1w就可求 40 为求得i 0 i i 0 i 采用nai闪烁探测器 得到下面的能谱图 相应有2个能量区间 分别得到相应的记数率 41 1 核子称 七 其它检测仪表 42 核子秤原理分析图 43 工作原理 m为单位长度的物料质量 a为皮带宽度 若皮带传输速度为v cm s 则0 t时间内 皮带运输的总质量 44 核子秤应用的现场图 45 核子秤应用的现场图 46 核子秤应用的现场图 47 2 物件探伤 辐射探伤仪 工作原理 一束平行 射线射向被检测物件 在物件的另一侧放置探测器 如下图 48 射线在正常物件的衰减当存在缺陷时两者比值为缺陷物质常是空气 49 常用方法 强度测量法辐射探伤常用 源 60co 137cs辐射探伤常用源活度 1011bq 1012bq示意图 50 3 中子水分计工作原理 快中子与原子核弹性碰撞 散射后的平均动能e2为 51 插入型中子水分计快中子源241am be 活度为4 10gbq 探测器为锂玻璃探测器 对慢中子灵敏 探头装有中子源和探测器 52 核子密度仪外观 国产 fj型仪器内部有一个含137cs 源和241am be中子源的复合源 源用来测量密度 中子源用来测量含水量 53 核子密度仪外观 美国核子密度湿度仪 54 4 辐射式仪表 1 核辐射静电中和器工作原理 核辐射粒子与空气分子作用 产生正负离子对 在一定的空间范围内形成高密度的离子云 带静电荷的物体靠近中和器 离子对中带相反电荷的离子向带电体迁移 与之中和 而剩余离子则由中和器接地被泄漏 55 核辐射静电消除器工作原理图 56 静电消除器实图 57 常见的烟雾探测器 2 火灾报警器 58 59 离子感烟探头及用其他原理制成的各种火灾探测器已能与计算机系统相联 不仅能自动报警 而且能自动灭火 自动切断空调系统及控制电梯降落等等 还可以做成某些毒气的探测报警装置等 60 普通避雷针提前放电避雷针 3 同位素避雷针 61 62 提前放电原理避雷针保护范围 e g 对1