提高矿用X射线核子秤计量稳定性的研究.pdf

第 44卷 第 8 期 2018年 8 月 工矿自动化 Industry and Mine Automation Vol. 44 No. 8 Aug. 2018 文章编号671-251X201808-0024-04 DOI 10. 13272/j. issn. 1671-251x. 2018010058 提 高 矿 用X射 线 核 子 秤 计 量 稳 定 性 的 研 究 任凤国S 刘学红2 任安祥13 王文清13 1.北京工业职业技术学院科研处， 北 京 100042 3. 北京市煤炭矿用机电设备技术开发有限公司， 北 京 100042 摘要为提高矿用X 射线核子秤的计量稳定性，，从 防 爆 型X 射线源和计量零点2 个方面给出了具体方 法 利 用 X 射线探测器监测X 射线源输出的X 射线能量和强度， 通过在X 射线源内加装监控网络模块接收 X 射线探测器监测的X 射线参数， 并与设定的X 射线参数进行比较， 从而反馈控制防爆型X 射线源的管电 压和管电流， 保 持 X 射线源输出的X 射线参数稳定； 用防爆型X 射线源的管电压、 管电流的平均值来定义源 强零点，通 过 X 射线探测器实时采集X 射线参数并与计量零点、 源强零点进行比较，从而反馈调整计量零点 和源强零点， 克服输送机工况变化及X 射线管老化对矿用X 射线核子秤计量零点的影响。测试结果表明， 该方法能有效提高X 射线的稳定性，保证矿用X 射线核子秤的计量稳定性。 关键词矿 用 X 射线核子秤；X 射线稳定性；防爆型X 射线源；计量零点 中图分类号TD76 文献标志码A 网络出版地址Gttp //kns. cnki. net/kcms/detail/32. 1627. TP. 20180719. 1144. 001. html Research on improving measurement stability of mine-used X-ray nuclear scale REN Fengguo1 , LIU Xuehong2，REN Anxiang1’3，WANG Wenqing1’ 3 1. Office of Scientific Research, Beijing Polytechnic College， Beijing 100042， China; 2. Ordos Yingpanhao Coal Co. ’ Ltd. ’ Ordos 017300, China; 3. Beijing Coal Mining Electric Equipment Technical Development Co. ’ Ltd. ’ Beijing 100042 ’ China Abstract In order to improve measurement stability of mine-used X-ray nuclear scale, specific s were given from two aspects of explosion-proof X-ray source and measurement zero point. Energy and intensity of X-ray which are output from X-ray source are monitored by X-ray detector, and the monitored X-ray parameters are received by monitoring network module which is installed in X-ray source. By comparing the monitored X-ray parameters with the set X-ray parameters’ tube voltage and tube current of the explosion-proof X-ray source are controlled to keep stable of X-ray parameters. Source intensity zero poin t is defined by average value of t he t ube vol tage and t he t ube current of t he explosion-proof X-ray source. X-ray parameters are collected in real time through the X-ray detector and compared with measurement zero point and the source intensity zero point, so as to adjust the measurement zero point and the source intensity zero point to overcome influence of conveyor condition change and X-ray tube aging on the measurement zero point. The test resutt shows that the s can effectively improve X-ray stability and ensure measurement stability of mine-used X-ray nuclear scale. 收稿日期 2018-01-21;修回日期 2018-07-08;责任编辑 盛男。 基金项目 北京市教育委财政资金资助项目（ PXM2017-014225-000014;北京工业职业技术学院科研重点项目（ bgzyky 201780Z。 作者筒介 任凤国“968 ，男，黑龙江缓化人，教授，硕士，研究方向为机械自动化， E-mailfgbgy. org. cn。 引用格式 任凤国， 刘学红， 任安祥， 等.提高矿用X 射线核子秤计量稳定性的研究工矿自动化， 2018,4484-27. REN FengguoLIU XuehongREN Anxianget al. Research on improving measurement stability of mine-used X-ray nuclear scale[J]. Industry and Mine Automation,2018,448 ； 24-27. 2 0 1 8 年 第 8 期任 凤 国 等 提 高 矿 用X射 线 核 子 秤 计 量 稳 定 性 的 研 究 25 Key wordsmine-used X-ray nuclear scale; X-ray stability; explosion-proof X-ray source; measurement zero point 〇 引言 矿用核子秤是基于 同 时， 防爆型X 射线源内监控网络模块记录在胶带运 转 1 个标定周期T 内第r 个采样时刻的防爆型X 射 线源的管电压U。 ,和 管 电 流 从 而 得 到 X 射线核 子秤计量零点S。 、X 射线源的源强零点（ 即管电压 平均值U。 、 管电流平均值J〇 S。1 S0 n 1 / 。’ ⑵ 0。 n r 3 式 中 n 为标定周期内的采样信号点数， M T//s， /* 为信号采样频率。 X 射线源内监控网络模块将X 射线源的源强 零点通过无线网络发送给计量仪表， 计量仪表通过 无线网络将核子秤计量零点反馈给X 射线源内监 控网络模块。在计量仪表和监控网络模块内同时建 立计量 源强零点数组{S。 ， U〇 ，。 }。 3 . 2 . 2 实现计量-源强零点稳定 当输送机空载运行时， 计量仪表实时采集X 射 线探测器的信号S,， 与计量 源强零点数组保存的 计量零点S。 进行比较。 “ 当 X 射线探测器的信号S,与计量零点S。 的误差在允许误差内时， 如果防爆型X 射线源的管 电压 认 、 管 电 流 与 源 强 零 点 U。 ，。的误差也在允 许误差内， 则可确认计量零点、 X 射线能量和强度没 有变化， 矿 用 X 射线核子秤的计量零点稳定； 如果 防爆型X 射线源的管电压认、 管 电 流 与 源 强 零 点 U。 ，。的误差超出允许误差， 则表明防爆型X 射 线源的源强零点受X 射线管老化等影响出现偏差， 需要重新测量源强零点， 并将新测量的源强零点保 存到计量-源强零点数组里， 从而保证源强零点的 。 “ 当 X 射线探测器的信号S,与计量零点S。 的误差超出允许误差时， 如果防爆型X 射线源的管 电 压 认 、 管 电 流 与 源 强 零 点 U。 ，。的误差在允许 误差内， 则说明矿用X 射线核子秤的计量零点受输 送机工况影响出现偏差， 需要重新测量计量零点， 并 将新测量的计量零点保存到计量-源强零点数组 里 ； 如果防爆型X 射线源的管电压认、 管电流叉与 源强零点U。 ，。的误差超出允许误差， 则 说 明 X 射 线参数发生偏移， 需要确定源强零点的变化量并反 馈 给 X 射线源内监控网络模块， 调整防爆型X 射线 源的管电压、 管电流参数来保持X 射线稳定， 从而 计 点 。 4矿 用 X 射线核子秤计量稳定性测试 矿 用 X 射线核子秤计量稳定性通过测量X 射 线的稳定性来评价， 而 X 射线的稳定性可通过测量 X- 辐射仪距离X 射线管靶焦点1 m 处的剂量率 来评价[14]。采 用 FLUKE451B 测试仪在距防爆型 X 射线源Q.88 m 处 （ X 射线管靶焦点距离防爆型 X 射 线 源 壳 。 .12 m测 试 X 射 线 的 剂 量 率 ， 利用 451Excel助手软件在计算机上实时接收测试仪的 数据。在矿用X 射线核子秤通电预热8 h 后进行测 试 ， 测试时间为3 2 h， 每 5 * 计 量 1 个数据， 测试结 果见 表 1。可看出整个测试周期内数据的平均值为 464. 724 6 “Sv/h， 第 3 个 8 h 后测试结果趋于稳定， 第 3 个 8 h、 第 4 个 8 h 测试数据的平均值与整个测 试 周 期 平 均 值 的 相 对 误 差 分 别 为 。 . 。 12 8f， 。 .。 21 7 ， 小于目前公开资料可查到的高稳定度 X 射线源输出的X 射 线 参 数 8 h 变化的相对误差 。 .1 。 表 1 X 射线稳定性测试结果 Table 1Test results of X-ray stability 时间 剂量率平均值/“Sv h 1 相对误差/ 第 1个 8h462. 534 9一。 . 471 2 第 2 个 8h466. 754 3。 ， 436 8 第 3 个 8h 464.7839 。 ， 。 12 8 第 4 个 8h 464.8254 。 ， 。 21 7 5结论 “ 利 用 X 射 线 探 测 器 监 测 X 射线源输出 X 射线的能量和强度， 通 过 在 X 射线源内加装监控 网络模块接收X 射线探测器监测的X 射线参数， 并 与设定的X 射线参数进行比较， 从而反馈控制X 射 线源的管电压和管电流， 提 高 X 射线源输出的X 射 线稳定性。 2 0 1 8 年 第 8 期任 凤 国 等 提 高 矿 用X射 线 核 子 秤 计 量 稳 定 性 的 研 究 27 2用防爆型X 射线源管电压、 管电流的平均 值来定义源强零点。通 过 X 射线探测器实时采集 X 射线参数并与矿用X 射线核子秤的计量零点、 源 强零点进行比较， 反馈调整计量零点和源强零点， 克 服输送机工况变化及X 射线管老化对矿用X 射线 核子秤计量零点的影响。 参 考 文 献 （ References [ 1 ] JJG 811 1993 核 子 皮 带 秤 [S]. [ 2] 蔡 顺 燕 ， 腾 军 ， 赵燕 徐 . 核子秤计量系统的设计与实现 [J ].中 国 高 新 技 术 企 业 ， 20102122-24. [3 ]王 文 清 ， 田 柏 林 ， 于明 . 矿山企业产量税控系统的研发 和应 用 [J ].煤 炭 科 学 技 术 ， 2007,35101-63. WANG Wenqing， TIAN Bailin， YU Ming. Development and application of production tax control system in mine enterprises [ J ]. Coal Science and Technology ,2007,3510 61-63. [ ]李 萍 ， 王彦 文 . 煤 炭 在 线 动 态 称 重 系 统 研 究 [J].工矿 自动化， 2013,391229-33. LI Ping,WANG Yanwen. Research of online dynamic weighing system of coal [ J ]. Industry and Mine Automation,2013,3912 29-33. [5 ]孙继 平 . 煤 矿 监 控 新 技 术 与 新 装 备 [J ].工 矿 自 动 化 ， 2015,411-5. SUN Jiping. New technologies and new equipments of coal mine monitoring [ J ]. Industry and Mine Automation,2015,411 1-5. [ 6] 田冰. X 射 线 称 重 原 理 与 实 现 方 法 [J].上 海 电 气 技 术 ， 2012,53 3-58. TIAN Bing. Weighing principle and of X-ray [J]. J ournal of Shanghai Electric Technology, 2012,5 3 3-58. [ 7] 陈 德 斌 ， 胥 福 顺 ， 栾 争 位 . 影 响 X 射 线 测 厚 仪 测 量 精 度 的 因 素 及 维 护 方 法 [J ].轻 合 金 加 工 技 术 ， 2009,37 ⑷8-40. CHENDebin， XU Fushun， LUAN Zhengwei. The factors of impacting the X-ray thickness measurement accuracy and s to maintain [J ]. Light Alloy Fabrication Technology , 2009,374 38-40. [ 8] 靳 其 兵 ， 吴 磊 . 有 关 X 射 线 测 厚 仪 技 术 的 研 究 [ J ] .自 动 化 仪 表，2007,281 65-66. JIN Qibing , WU Lei. Research on the technique of X- ray thickness gauge [ J ] 7Process Automation Instrumentation,2007,281 65-66. [ 9] 秦 晓 敏 .基 于 X 射线的烟条 缺 包 检 测 系 统 [J ].烟草科 技，20081019-20. QIN Xiaomin. System for detecting carton with cigarette pack missing based on X-ray [J]. Tobacco Science h Technology， 200810 19-20. [ 0] 王 宾 .高 精 度 X 射线测厚仪 的 研 究 与 开 发 [J ].有色金 属 加 工，2002，311 56-58. WANG Bin. Development and application of high accuracy X-ray gauge meter [ J]. Nonferrous Metals Processing , 2002,311 56-58. [ 1] 杨 磊 ， 李 东 仓 ， 祁 中 ， 等 .数 控 高 稳 定 X 射线源的研制 [J ].核 技 术，2008,315388-391. YANG Lei， LI Dongcang， QI Zhong， et al. Development of digital control high-stability X-ray source[J]. Nuclear Techniques 2008 315 388-391. [ 2] 何 录 伟 .数 字 控 制 X 射 线 源 高 压 电 源 [J ].电气传动自 动 化 ， 2010,321 40-42. HE Luwei. Digital control of X-ray high-voltage DC power supply[J]. Electrical Drive Automation , 2010， 321 40-42 [ 3] 陈 文 光 ， 饶 益 花 ， 陈海辉. X 射 线 机 管 电 流 控 制 方 法 研 究 [J].核 电 子 学 与 探 测 技 术，2008，284 770-773. CHENWenguang，RAO Yihua，CHEN Haihui. Research on tube-current control of the X-ray machine [ J ]. Nuclear Electronics h Detection Technology ,2008， 284 770-773. [ 4] 范 建 中 ， 杨 金 文 . 用 X 射 线 实 验 仪 研 究 X 射线的衰减 规 律 [ ] . 太 原 师 范 学 院 学 报 （ 自 然 科 学 版 ），2011，10 3 95-98. FAN Jianzhong，YANG Jinwen. Application X-ray experiment to physics experiment teaching in college [J]. Journal of Taiyuan Normal University Natural Science Edition , 2011,103 95-98.