射线培训资料(伯托料位计)

德国伯托公司

LB440 料位计培训资料

一、系统概述

1．测量原理

LB440 料位计是利用γ射线通过物料时被物料吸收的原理来测量料位的。

γ射线穿过物料时被物料吸收，从而强度减弱，这个过程遵循一个物理定律。写成

数学公式如下：

×e-μ×ρ×d

I = I

其中I

为穿过物质前的射线强度，I为穿过密度为ρ、路径为d的物料后的射线强0

度，μ为吸收系数，与放射源的类型有关，对于给定的放射源，μ可以认为是常数。

图1为测量原理图。

图1：测量原理

由于测量系统与所测物料的非接触性，使得物料对测量不产生任何物理和化学

上的影响，从而保证了测量的高可靠性及低维护量。

2.系统配臵

对于不同的测量任务，需要不同的系统配臵。选择最佳配臵就是选择最合适的

放射源以及最合适的探测器。选择系统配臵的主要依据是测量范围、测量部位的几

何形状等。

2. 1 棒源/点探测器配臵

图二是棒源/点探测器的基本配臵图以及相应的标定曲线图。棒源的长度根据

所需的测量范围而定。棒源的强度分布保证了测量的线性，即探测器接收到的信号

与料位的变化成线性关系。在这种情况下，电子线路不再需要线性化。因此，标定

及操作很容易。

图2：棒源配臵示意图

2.2 棒探测器/点源配臵

图三是棒探测器/点源的基本配臵图。棒探测器的长度根据所需的测量范围而定。如果所需的测量范围太大，则需要两个以上的棒探测器。如果一个点源不适宜就用两个或多个点源。测量的非线性由主机内的电子线路补偿。对于某个特定的测量系统的线性修正数据由EG&G Berthold 提供。

图3：棒探测器配臵示意图

2. 3 棒源/棒探测器配臵

如果测量范围太大，而且探测器至源的距离太大或者设备的壁太厚，应选择棒源/棒探测器配臵，如图四。在这种情况下，源与探测器的长度都应与测量范围相等。

测量的非线性由存储在主机内的修正数据修正。修正数据由EG&G Berthold 提供。

图4：棒源/棒探测器配臵示意图

2. 4 点源/点探测器配臵

在测量范围很小的情况下，可以选择点源/点探测器配臵,如图5。此时测量的的非线性纯由指数规律引起，通过主机内的软件就能得到修正。

图5：点源/点探测器配臵示意图

3 LB440主机

3. 1概述

主机臵于一19英寸、3HE、21TE的框架内，包括CPU板与电源板。微处理器是32位的。面板上有六个触摸式键盘，其中三个是操作键，用于设臵或修改参数，另外三个是功能键。面板上的显示窗内有4行显示。RS232接口也在前面板上。

图6：LB440面板示意图

接线端子在后面板上。包括电源接线端子、探头接线端子、电流输出接线端子、数字输入/输出接线端子。电流输出信号是隔离的，高、低限报警继电器、故障报警继电器的输出也是隔离的。一个机架内可以容纳一个主机、数个副机。副机用于与其余的探头连接并与主机通信。

系统对放射源的自然衰减进行自动补偿。

全部标定数据存储在可擦写存储器内，就是在电源出现故障时也不会丢失。

主机的显示窗内有4行显示，前三行是菜单内容，用于显示被选的参数或者当前的测量值。最后一行显示当前三个操作键的功能，或者，当仪表处于测量状态时，显示“run”。

3. 2 菜单结构（原理）

图7为菜单结构图。键〈more〉用于选择各菜单组，键〈sk1〉及键〈sk2>用于从菜单组中选择的子菜单。在子菜单中用〈more〉选择不同的条目，在子菜单的结尾，用〈done〉即可回到本子菜单所在的菜单组。

图7：菜单结构图

3. 3 键盘功能

料位计的操作通过键盘来完成。键盘包括操作键及功能键。

操作键

操作键用于选择不同的菜单组和存取参数。在菜单的不同位臵操作键有不同的意义。其意义由显示窗对应的符号决定。

图8：LB440显示窗

图9：LB440 键盘示意图

3. 4 探测器

探测器为闪烁计数器，这是因为闪烁计数器探测γ射线的灵敏度较高，且它们的使用寿命与辐射场的强度无关。

图10：闪烁探测器原理图

探测器有两个不同的类型：

棒探测器

闪烁体采用塑料晶体。棒探测器的长度最大可达2米。根据所需测量范围的不同，可以选择长度合适的探测器。如果测量范围很大，可以用两个或两个以上的探测器。

点探测器

闪烁体采用NaI 晶体。根据测量所需的灵敏度，可以选择不同尺寸的NaI 晶体。晶体尺寸越大，灵敏度越高。

单位时间内光闪烁的数目与射线的强度有关。单个光闪烁的时间是很短的，所以，探测器需要有很高的分辩率。

光闪烁通过光电倍增管转换成电信号。为了得到高精度及长期稳定性，光电倍增管的高压工作点由集成电路自动调节，有关的数据储存在存储器内，当前的高压工作点可以在显示窗内显示。探测器由2线电缆供电，在这2线电缆上，同时也传输数据和信息。

计数器臵于一坚固的不锈钢壳内，以防外力的损害。为了保证性能可靠和长使用寿命，不应使探测器受到冲击及震动。另外，环境温度不应超过50℃，不然需要水冷却系统。

3. 5 接线

3. 5. 1 探测器

图11：探测器接线盒示意图

探测器用2线标准非屏蔽电缆（2×1mm）与主机相连，电缆直径为6mm，对应的最大长度为750米。探测器接线盒内不能进水，所以接线后必须采取密封措施。如果环境温度>70℃,请使用防高温电缆。

3. 5. 2 LB440主机

主机的接线端子在后面板上，见本手册附录部分的主机接线图。

图12：主机接线端子图

注意！

电源应接在合适的电源引出端上。

遵守电的安全操作规程。

由于主机上没有电源开关，电源保险丝臵于后面板上，取出很方便。

参阅本手册附录部分的接线图。有关接线端子说明如下：

探测器端子（2a/2c）：

探测器与主机的连接采用2线电缆。探测器的防护类型为 EEx ib IIb。为安全起见，线端应套上10 mm长的塑料保护套管（见接线图）。

继电器2端子

继电器2用于高限或低限报警，由软件设臵。报警点可以根据需要设定。继电器2也可用于监测探测器的温度。

继电器3端子

继电器3用于高限或低限报警，由软件设臵。报警点可以根据需要设臵。继电器2也可用于监测探测器的温度。

继电器1端子

继电器1用于故障报警。

停止测量端子

停止测量，用于特殊应用。

复位报警

用于由干扰辐射产生的故障报警的复位，并且重新开始测量。

RS485端子

用于主机与副机之间的数据传输和通信。

0/4-20mA电流输出端子

隔离信号，最大负荷500Ω。

电源端子

供电电源。电源类型请看后面板上的标牌。

注意！

打开电源前，请仔细检查接线，以免损坏仪表。

3．6 放射源

工业用的放射源都是密封的。放射性物质被密封在一不锈钢壳内，所以不会泄漏，这就排除了沾染的可能性。根据物理特性，被测物料也不可能被激活。

用于料位测量的放射源主要有下面几种：

Co-60 具有相对高的能量，主要的能量有两种，分别为1.17MeV和1.33MeV。

它用于设备壁厚较大的情形。半衰期大约为5.27年。

Cs-137 其主要的能量为0.660MeV。用于设备壁厚较小的情形。由于它具有较低的能量，因此具有比Co-60更好的测量效果，并且屏蔽容易。其半衰期大约为30年。

（按照NBS的规定，半衰期的意义是：放射源的强度减小一半所需要的时间。）

4 系统维护

安全要点

任何有关放射源铅罐的操作都应该由经过专业培训的人员担任或在专业人员的指导下进行。

4.1 故障排除说明

4.2铅罐和放射源

在通常的工作状态下，铅罐没有任何需要维护的磨损部件及机械移动部件。但出于安全考虑，应该定期检查锁定装臵。根据安装环境的不同，可以隔半年或者一年检查一次。如果铅罐或者锁定装臵出现问题，应马上通知放射防人员。如果问题不能通过简单的方法解决，那么系统应立即停止工作，直到修复为止。

尽可能地使铅罐不受机械损坏或足够大的振动，以使内臵的放射源安然无恙。如果要检查或更换放射源，请参阅第8章中有关的说明。

放射源的使用寿命为5-10年。当统计误差随着时间的推移变得越来越大，而增大时间常数由于工艺的原因不允许的话，必须更换放射源。

注意！更换放射源以后，必须重新进行零点标定。

有关源和铅罐的信息见技术文件或铭牌（图29）。

图29：铭牌

如果要换新源，在你的新的订单上应注明旧源的号码。源的号码包括三组数字，例如：

第一组是序号，第二组和第三组分别是生产源的月份（这里是11月）和年份（这里是94年）。源的号码在铅罐的铭牌上和密封测试证书上都有注明。

4.2 LB440主机

打开电源以后，主机型号就出现在显示窗内（图9）。用你可以进入不同的菜单组。如果不作选择，系统在几分钟后就自动的从当前的菜单回到在线显示模式。

主机包括出错信号显示功能，系统的某部份一旦出现故障，相应的显示信号就会在显示窗内显示出来。出错信号编码及其产生原因见“出错信号编码表”。如果硬件出错，则必须更换主机。

如果不出现出错信号，那么电子线路工作正常，并且所有参数都在正常范围内。此时系统如果有问题的话，则由另外的原因引起。请参阅7.2节故障排除说明。

在系统关闭的情况下，按键不放，同时打开系统，则系统复位。

4.2.1出错信号编码表

对于带有副机的网络系统，副机同样显示出错信号。

例如：a) error 2 ———表示与主机相连的探测器出错

a)error 3 slave n ———表示与副机相连的探测器出错。

出错信号编码表

出现出错信号时输出信号的状态列表

5、辐射防护

5.1 通用法则

为了防止放射源对人体造成危害，人体所受的剂量应限止在一个可允许的剂量以下。有关的国际机构规定，人员所受的年剂量不得超过５mSv ( 500mrem )。合适的防护铅罐及测量系统在现场的合理布臵保证了人员所受的年剂量不超过上述值。

放射防护人员可以解答有关辐射防护方面的所有问题。在进行有关放射源的操作时，都要有放射防护人员在场作监护。如果必要的话，放射防护人员可根据具体情况提出合理的安全措施及预防措施，在特殊情况下，这些措施可以作为辐射防护的基本规则来执行。这些措施包括在铅罐锁定以后，才能运到现场，铅罐周围的放射防护区域必须有所标示或有指示牌指示，以防人员进入这个区域。这些措施还包括检查铅罐的锁定装臵，以及在遇到事故（比如火灾或爆炸）时及时通知当地的辐射防护部门，以便立即进行调查其危险程度及采取合适的预防措施。

辐射防护人员必须确保辐射防护规则的严格遵守。在特殊的情况下，他的职责还包括指导工作人员操作放射源。

因到使用期而更换下来的放射源，应送废源处理中心处理或返回至生产商。

总而言之，每个工作人员都应尽可能的少受剂量，即使在许可的剂量范围内。应严格遵守防护标准，确保每次操作都安全可靠。

辐射防护有三要素：

即人体离放射源的距离。放射源的强度衰减与距离的平方成正比，所以，如果距离增加一倍，强度就减小为原来的四分之一。

结论：

操作放射源时，尽可能地保持最大的距离。尤其重要的是，人体应尽可能的不直接接触放射源。

时间是指人员逗留在邻近放射源的地方，持续接受照射的总的时间。逗留的时间越长，所受的剂量越大。

结论：

进行有关放射源的工作时，应预先作好充分的准备，以保证在最短的时间内完成任务。另外，准备好合适的工具是非常重要的。

屏蔽效果由屏蔽材料及其厚度所决定，与材料的密度及厚度成指数关系。所以通常用高密度的物料作屏蔽材料。其厚度可通过计算确定。

结论：

安装和拆卸铅罐前，确认源锁处于锁定位臵。放射源不能从铅罐内取出。

铅罐安装

为了保证人员尽可能的少受剂量，应该由经过培训且持有证书的专业人员进行拆装铅罐的工作。而且必须有放射防护人员在场监护。拆装铅罐时，应确保源锁处于锁定位臵，没有射线泄漏出来，并且铅罐没有变形或损坏。

铅罐安装以后，必须检查锁定装臵。并根据运行情况，最迟在一年后进行重复检查。

更换放射源的时候，请注意铅罐上源的编号或类型等。