李立鼎（1965－）
男，仪器仪表工程师，（株洲冶炼集团公司电力自动化中心，湖南  株洲  412004） 毕业于国防科学技术大学，现于株洲冶炼集团从事自动化与计量技术工作。

摘要：对分核子秤误差来源进行分析，以便在实际工作中解决问题，从而提高核子秤计量的准确度和可靠性。

关键词：核子秤；误差；计量；准确度

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

    由于生产条件限制（如皮带很短）或环境恶劣等因素的影响，传统电子皮带秤不能有效地克服其皮带效应所带来的影响，因而这些地点不宜采用该类型的动态秤，而核子秤正好可以克服传统电子皮带秤所不能克服的这些不足，因此株洲冶炼集团公司在这些地点选择安装了十余台核子秤来计量物料，其效果比传统电子皮带秤要好。但任何计量器具都有误差，在此便有针对性地对核子秤的误差来源作简要分析，并结合工作实践，提出了防范其误差产生的措施。

2 核子秤工作原理

    核子秤由r射线源、A型支架、r射线探测器、前置放大器、测速装置、微机及电源系统组成。其方框图组成如图1所示.

图1   系统方框图

    射线源固定在A型支架顶端而稳定放射r射线，并在其平面内呈扇形照射，物料从A型支架中穿过，r射线源的一部分被物料吸收，其余部分穿透物料，照射到r射线探测器上，因此，r射线探测器输出信号的大小反应出输送机上物料的多少。

    r射线穿透物料后，其强度呈如下变化规律：

    N= N。e-Up*F/S （1）

    其中；Up为物料的质量吸收系数；   F为输送机负荷；S为物料宽度；

    N。为无物料时探测器处r射线强度；

    N为有物料时探测器处r射线强度；

    r射线探测器输出信号U与r射线强度成正比，故有：
　　
    U= U。e-Up*F/S  （2）

    其中；U。为无物料时的输出信号；   U为有物料时的输出信号；

    令K2=-S/ Up，则有
     
    F= K2*ln（U/ U。）+K1  （3）

    上式中，K1为修正值，一般取零。

    经测量U、U。，并通过标定将K2值确定，便可得输送物料负荷F，而输送机的速度V可由测速装置的脉冲信号经计算得到：
　
    V= K4*V1+ K3 （4）

    其中，V为输送机的速度；   V1为速度脉冲信号；
　　　
    K4为速度参数；   K3为修正值，一般取零。

    那么，输送机输送的物料流量P可计算出：
　　　
    P= F* V （5）

    因而有，物料的累计量W为：
　　　
    W=∫Pdt
　　 =∑Fi*Vi* t      （6）

    其中：Fi为输送机瞬时负荷；Vi为输送机瞬时速； t为累计时间间隔

3 核子秤误差的来源

    由上述原理可知，r射线探测器输出信号经前置放大器与速度信号同送微机处理后，可显示物料流量、累计量，那么，其计量所产生的误差，从其原理来分析，有以下几方面的原因：

    3.1 r射线源的影响

    （1）  r射线源衰变的影响

    因任何放射源都有衰变周期，而r射线源每月约衰变0。19%，可见时间越长，衰变越大，因而r射线源有其自身的不稳定性。

    （2）   r射线源受震动后的影响

    如果A型支架固定不稳，受震动后致使放射线源照射中心发生偏移，那么电离室接收到的r射线强度便会失真，从而带来其输出信号发生偏差。

    3.2 前置放大器工作不稳的影响

    前置放大器实质上是一个电流—频率变换器，其特点是灵敏度高、线性好、抗干扰能力强，信号便于远程传输，因而要求放大器的截止频率高、通频带宽及高频响应好，不然高频成份不易通过，U。中缺少高频成份，便会带来计量误差，所以前置放大器必须稳定地工作。

    3.3 物料粒度与堆积形状或物料成份、水份发生变化对计量的影响

    物料粒度主要影响r射线的散射作用，堆积形状则主要影响物料的平均宽度。物料的粒度与堆积形状就各小段来看有差别，但从足够长段平均情况来看相差无几。而核子秤的称重原理是基于大量的统计过程，不能准确称量一小点物料和用一小点物料进行标定。在校验核子秤准确度时应充分考虑这些。如果输送的物料与校验的物料在粒度与堆积形状发生较大变化而不重新校验，便会带来计量误差。

    同时，物料的成份、水份发生较大变化，其物料吸收r射线的强度便会发生变化，因而如果不重新校准，也会带来计量误差。这一点在多次的生产实践中得到了验证。

    3.4 测速装置的影响

    （1）测速装置松动的影响

    测速装置松动，如接近开关松动，不能很好地记录测速盘的转数，如时记时不记，便会造成与皮带速度不成正比的信号，从而给计量带来误差。由于受震动地影响，这一现象时有发生。

    （2）测速装置安装不适当的影响

    测速装置，如接近开关，与测速盘距离安装要适当，如距离太近，接近开关易被盘齿打坏；如距离太远，测速盘齿易被漏记。这都会使速度信号不稳定而造成计量误差。

    （3）测速装置变坏的影响

    测速装置特性变坏，输出的信号失真，也会给计量造成误差。

    3.5 电离室套筒上积灰的影响

    因套筒上积灰越厚，其吸收r射线的剂量会越大，从而电离室接收到的r射线强度会越小，致使计量产生偏差。这一现象必须引起足够的重视。

    3.6 设备的影响

    因皮带、链板磨损或更换新皮带、新链板，都会造成U。值的变化。如果不及时测定U。值，修正其变化，核子秤的计量也不会准确。

4 防范核子秤计量产生误差的措施

    通过上述误差原因产生的分析，要想提高核子秤计量准确性，可采取以下措施来加以保证：

    4.1  消除r放射源的影响

    （1）为克服放射源衰变和环境变化的影响，至少半个月校正一次U。值。由原理分析可知，如果U。值真实可靠，那么核子秤的计量准确度便有了基础性的保证。

    （2）为防止r放射源受震动后发生照射偏移的影响，应采取的措施是：A型支架的安装应与地面垂直，皮带中心线、放射源中心线和电离室灵敏中心应重合；A型支架与安装架连接应牢固可靠；放射源铅罐应安装牢固，保证r射线对称照射皮带；定期校U。值，也能纠偏放射源受震动后发生的微小偏移给计量所带来的影响。

    4.2 物料的粒度与堆积形状，或物料成份、水份发生较大变化时，均应采取实物动态标定。实物动态标定的目的，由原理可知，便是确定物料重量常数K2。

    实物动态标定时，应注意料流要稳定，流量选用生产时的额定负荷，标定时间应大于皮带运转两圈所需的时间，标定实物的重量应大于皮带运转两圈所携带的量。同时，实物标定时所采用的静态标准秤其精度应优于0.3%

    4.3 如温度变化、皮带粘料或电离室套筒上积灰等，都能给计量带来误差，为提高其计量准确性，还应根据具体情况测U。值，便能有效防范核子秤的计量误差超差。

    4.4 正常使用一段时间后，如三个月，一般用模拟校验板进行测量，以检验核子秤是否工作在正常状态下。如模拟校验值超差，则需进行调校以使其工作在正常状态下，从而保证其计量准确可靠。

5  结束语

    在传统电子皮带秤不具备工作条件的状况下及环境恶劣的情况下，核子秤作为动态称重计量器具，能很好地完成其计量工作。在实际应用工作中结合现场实际工作情况，注意其误差来源可能的产生，采取其防范措施，就能满足的计量要求。