專(zhuān)利名稱(chēng)：滑石粉濃度檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在線(xiàn)檢測(cè)滑石粉濃度的滑石粉濃度檢測(cè)儀。
技術(shù)背景
紙張是印刷、辦公、學(xué)習(xí)、包裝中等不可缺少的物品，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的 發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，紙張的需求量也越來(lái)越大。目前在我國(guó)造紙行業(yè)是一個(gè) 迅速發(fā)展的行業(yè)。紙張的用途不同，對(duì)其性能的要求也很不相同。紙張的性 能指標(biāo)包括定量，含水量，灰分，白度，亮度，光滑度，韌性，抗拉度等。 在造紙生產(chǎn)工藝中，為了得到或改善紙張的某些性能，往往需要在紙漿原料 中加入一些添加劑，其中主要的也是大量的為滑石粉，首先將滑石粉與水混 合經(jīng)攪拌制成懸濁液，再與紙漿相混合。掌握和控制滑石粉的加入量對(duì)于紙 張的生產(chǎn)是很重要的，可以從源頭上控制紙張的性能。當(dāng)前各造紙廠對(duì)滑石 粉濃度都是采用人工配比的方法，濃度的均勻性，穩(wěn)定性都很差并受人的因 素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致紙漿性能的穩(wěn)定性變差。目前各造紙廠檢驗(yàn)滑石粉濃度 普遍采用的是傳統(tǒng)的采樣試驗(yàn)的方法。傳統(tǒng)方法存在許多缺點(diǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力， 操作煩瑣，人為因素影響大，準(zhǔn)確性差，累計(jì)誤差大，檢測(cè)結(jié)果滯后生產(chǎn)工 藝流程不能有效的利用所獲取的數(shù)據(jù)及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)。為了滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需 要，各造紙廠迫切需要用儀器的方法來(lái)檢測(cè)滑石粉的濃度。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)關(guān) 于用儀器在線(xiàn)檢測(cè)滑石粉濃度方面的報(bào)導(dǎo)。我們擬采用核方法來(lái)解決這一 問(wèn) 題。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種采用核方法進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)的滑石粉濃度檢 測(cè)儀，能夠改善紙張的性能，又不會(huì)使紙張的物理性能受到影響。 上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
滑石粉濃度檢測(cè)儀，其組成包括放射源容器，所述的放射源容器通過(guò) 剛性結(jié)構(gòu)連接探測(cè)器，所述的探測(cè)器以及與其連接的測(cè)量電路密封于金屬圓 筒內(nèi)，所述的探測(cè)器電路連接主機(jī)箱，所述的探測(cè)器在金屬圓筒前端具有與 閃爍晶體連接的光電倍增管。
所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，所述的放射源容器內(nèi)部具有鉛室，所述的鉛 室內(nèi)具有放射源，所述的金屬圓筒連接外蓋，所述的光電倍增管連接光電倍 增管管座，所述的光電倍增管管座連接所述的測(cè)量電路。
所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，所述的測(cè)量電路具有電路板A、電路板B， 所述的電路板A固定有電源模塊及附屬元件，所述的電路板B具有放大器、 甄別器和分頻器電路。
所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，所述的放射源容器一端開(kāi)有窗口，所述的探 測(cè)器在所述的金屬圓筒端口處具有有機(jī)玻璃窗，所述的有機(jī)玻璃窗窗口密封 有低原子序數(shù)材料，所述的窗口與有機(jī)玻璃窗相對(duì)，中間有被測(cè)管路穿過(guò)。
所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，所述的主機(jī)箱內(nèi)部具有數(shù)據(jù)處理與濃度顯示 器及低壓電壓。
本實(shí)用新型的有益效果
1. 通過(guò)本產(chǎn)品對(duì)造紙過(guò)程中滑石粉濃度的在線(xiàn)檢測(cè)，可以最大限度的改 善紙張的性能，增加白度并降低原材料成本，又不影響紙張的物理性能指標(biāo)。
2. 用本產(chǎn)品在線(xiàn)檢測(cè)滑石粉濃度，操作簡(jiǎn)便，受人力因素影響小，準(zhǔn)確 性強(qiáng)，時(shí)間短，可以時(shí)時(shí)檢測(cè)，及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)，連接測(cè)量滑石粉濃度的變化。
3. 本產(chǎn)品不改變被測(cè)物的形狀與工藝流程。


附圖l是本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為測(cè)量電路框圖。
附圖3是本產(chǎn)品探測(cè)器接線(xiàn)圖。
附圖4是本產(chǎn)品電路板B的電路圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:
滑石粉濃度檢測(cè)儀，其組成包括放射源容器l，所述的放射源容器通過(guò) 剛性結(jié)構(gòu)連接探測(cè)器4,所述的探測(cè)器以及與其連接的測(cè)量電路5密封于金屬 圓筒6內(nèi)，所述的探測(cè)器電路連接主機(jī)箱，所述的探測(cè)器在金屬圓筒前端具 有與閃爍晶體8連接的光電倍增管9。
所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，所述的放射源容器內(nèi)部具有鉛室2，所述的鉛 室內(nèi)具有放射源3，所述的金屬圓筒連接外毒7，所述的光電倍增管連接光電 倍增管管座10，所述的光電倍增管管座連接所述的測(cè)量電路。
所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，所述的測(cè)量電路具有電路板All 、電路板B12， 所述的電路板A固定有電源模塊及附屬元件，所述的電路板B具有放大器、 甄別器和分頻器電路。
所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，所述的放射源容器一端開(kāi)有窗口 13，所述的 探測(cè)器在所述的金屬圓筒端口處具有有機(jī)玻璃窗14，所述的有機(jī)玻璃窗窗口 密封有低原子序數(shù)材料15，所述的窗口與有機(jī)玻璃窗相對(duì)，中間有被測(cè)管路 16穿過(guò)。
所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，所述的主機(jī)箱內(nèi)部具有數(shù)據(jù)處理與濃度顯示 器及低壓電壓。 實(shí)施例2:
滑石粉濃度測(cè)量的基本原理滑石粉濃度的測(cè)量采用低能Y射線(xiàn)穿透方 法，Y射線(xiàn)穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于Y射線(xiàn)與物質(zhì)的相互作用引起Y射線(xiàn)部分被吸收從 而導(dǎo)致穿透Y射線(xiàn)減弱，并遵循指數(shù)衰減規(guī)律。
放射源
低能Y射線(xiàn)放射源的選擇測(cè)量?jī)x器應(yīng)有較高的測(cè)量靈敏度，質(zhì)量吸收系 數(shù)與Y射線(xiàn)的能量有關(guān)，因此選擇合適能量的Y射線(xiàn)可使靈敏度最佳。
放射源強(qiáng)度的選擇應(yīng)考慮到以下因素源窗與探測(cè)器窗窗口保護(hù)膜的吸 收，測(cè)量路徑上兩層聚苯乙烯窗的吸收，源與探測(cè)器之間距離平方衰減關(guān)系， 晶體窗的穿透率，探測(cè)效率，最高計(jì)數(shù)率等因素。
探測(cè)器核探測(cè)器選用閃爍探測(cè)器，它主要由閃爍晶體和光電倍增管 (GDB)組成。閃爍探測(cè)器有較高的探測(cè)效率，適于工業(yè)環(huán)境；閃爍晶體用NaI (TL)晶體，其優(yōu)點(diǎn)是在尺寸上和光譜響應(yīng)上很容易與光電倍增管相匹配。 晶體的尺寸選用04Q的薄晶體，由晶體的探測(cè)效率與Y射線(xiàn)能量的關(guān)系曲線(xiàn)，對(duì) 頁(yè)
應(yīng)E^15KeV可取lmm的厚度。晶體的封裝材料選C式封裝0. 2mm的鈹窗，它 對(duì)E^15KeV的Y射線(xiàn)透過(guò)率接近100%,而D式封裝0. 2mm鋁窗的透過(guò)率約62%。 綜上考慮選北京核儀器廠生產(chǎn)的Nal (TL)晶體，其型號(hào)為ST102C,規(guī)格尺
寸為04OX1，夕卜形包裝尺寸051 X8。
光電倍增管的選型為GDB44D，外形尺寸051"24，光陰極的有效直徑044，
內(nèi)有10個(gè)百葉窗結(jié)構(gòu)倍增極。該型號(hào)能很好的與ST102C的Nal (TL)晶體匹 配。GDB44有15個(gè)針腳，針腳ll, 13， 14空腳，其中13和14為不可接線(xiàn) 的空腳，只有l(wèi)l腳可以做接線(xiàn)柱使用。各倍增極通過(guò)高壓分壓器獲得遞增的 加速電場(chǎng)。高壓分壓器采用均分壓方式，為使工作穩(wěn)定，分壓器的工作電流 應(yīng)比陽(yáng)極電流大25倍左右。陽(yáng)極負(fù)載電阻不能太大也不能太小，常取100K。 陽(yáng)極負(fù)載上產(chǎn)生的脈沖電壓信號(hào)需用耐高壓的隔值電容引出，放射源與探測(cè) 器按穿透方式測(cè)量方式配置。
測(cè)量電路的設(shè)計(jì)穿透Y射線(xiàn)與組成閃爍探測(cè)器的晶體相互作用的主要機(jī) 制是光電效應(yīng)。入射的Y射線(xiàn)使NaI (TL)晶體激發(fā)，把能量傳給次極電子， 并發(fā)出熒光。熒光被組成閃爍探測(cè)器的光電倍增管的光陰極吸收并產(chǎn)生光電 子，光電子在電場(chǎng)作用下經(jīng)光電倍增管的各倍增極依次逐級(jí)倍增，最后在光 電倍增管陽(yáng)極附載電阻上產(chǎn)生極性為負(fù)的一系列電壓脈沖，幅度約幾十毫伏。 探測(cè)器輸出脈沖信號(hào)幅度較小且參差不齊，還需經(jīng)電子學(xué)電路進(jìn)行預(yù)處理才 能滿(mǎn)足數(shù)據(jù)處理，處理部分對(duì)脈沖信號(hào)的極性，幅度，寬度，頻率等要求。
測(cè)量電路的設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單，適用，穩(wěn)定可靠。
低壓電源低壓電源采用開(kāi)關(guān)電源組件，輸出有+12V, +5￥和-5V三種電 壓。+12￥為高壓電源和放大器供電；-5V作放大器的負(fù)偏置電壓；+5V為數(shù)據(jù) 處理部分供電。+12V經(jīng)電源穩(wěn)壓器LP2950轉(zhuǎn)換成+5V為甄別器和分頻器電路 供電，這樣可使模擬部分與數(shù)字部分的供電相隔離并使信號(hào)幅度相兼容。+12V 對(duì)每個(gè)單元的供電都經(jīng)RC退耦濾波，以防止各單元通過(guò)公共電源引起相互干擾。
高壓電源高壓電源采用HS-956高壓電源采集模塊，輸入由+12V供電，
耗電約60-80mA。輸出電壓為200V-1000V連續(xù)可調(diào)，輸出電流約lmA。 +12V 的退耦濾波小電阻也起著限制高壓模塊這個(gè)感性負(fù)載的啟停瞬間電流的作 用，實(shí)施軟啟動(dòng)，減小對(duì)+12V產(chǎn)生沖擊。高壓輸出端帶有RC濾波節(jié)，以進(jìn)一 步降低高壓紋波。高壓模塊需加金屬屏蔽盒進(jìn)行電磁屏蔽，屏蔽外殼必須接 地。輸出高壓經(jīng)一串電阻分壓器為閃爍探測(cè)器的光電倍增管提供加速電場(chǎng)。
線(xiàn)性脈沖放大器放大器采用儀表運(yùn)算放大器INAllO，它有固定的放大 倍數(shù)10， 100， 200， 500供選擇，也可通過(guò)外接電阻進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。供電電 壓取+12V和-5V,輸入為負(fù)極性，輸出為正極性，放大器將探測(cè)器輸出的幾十 毫伏量極的的小脈沖信號(hào)放大成幾伏量級(jí)的大脈沖信號(hào)。
甄別器與分頻器電路放大器的輸出后接甄別器LM311，其作用是去掉伴 隨放大器輸出攜帶的小幅度干擾信號(hào)和噪聲信號(hào)。甄別器實(shí)為電壓比較器， 通過(guò)電阻分壓器選取合適的甄別閥電壓，當(dāng)輸入信號(hào)小于甄別閥電壓時(shí)，無(wú) 輸出；當(dāng)輸入信號(hào)大于閥電壓時(shí)，有輸出，并且是幅度均齊的正脈沖。由于 放大器的輸出信號(hào)幅度有很大的離散性，甄別閥電壓的選取要合適，以免過(guò) 多的損失小幅度有用信號(hào)。
數(shù)據(jù)處理電路數(shù)據(jù)處理電路由單片機(jī)89C52及外圍電路組成，用來(lái)采 集分頻電路的輸出脈沖信號(hào)，運(yùn)算并顯示出滑石粉的濃度值。89C52與外圍設(shè) 備通過(guò)SPI總線(xiàn)以串行通訊方式進(jìn)行信息交換，這可使所用器件數(shù)量大大減 少，降低了故障率和成本，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)突破了 傳統(tǒng)核儀表的結(jié)構(gòu)模式，實(shí)現(xiàn)了探測(cè)部分與測(cè)量電路一體化，使結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn) 化，便于安裝和使用。
整個(gè)探測(cè)裝置分兩部分， 一是放射源與源容器，二是探測(cè)部分與測(cè)量電 路。兩部分通過(guò)剛性結(jié)構(gòu)相連，窗口相對(duì)，被測(cè)管路從中間穿過(guò)，實(shí)現(xiàn)穿透 測(cè)量方式。
放射源與源容器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。放射源的尺寸為0iox6，.一端開(kāi)窗， 放射源為低能Y源，安全防護(hù)不成問(wèn)題，因此，放射源容器即源盒的設(shè)計(jì)以輕 巧，便于安裝固定。并以射線(xiàn)無(wú)阻擋定向發(fā)射為原則。
探測(cè)部分與測(cè)量電路同裝于密閉的金屬圓筒內(nèi)，碘化鈉晶體和光電倍增 管位于筒前端，窗口用低原子序數(shù)材料密封，以減少穿透Y射線(xiàn)的衰減而射入
Nal (TL)晶體。金屬筒的后端還裝有兩塊圓形電路板， 一塊用于固定高壓電 源模塊及附屬元件，另一塊為測(cè)量電路的予處理部分，包括放大器，甄別器 和分頻器電路等。為了節(jié)省空間和減少光電倍增管倍增極引線(xiàn)的分布電容， 將高壓電阻分壓器直接焊到光電倍增管的管座上。這種結(jié)構(gòu)安排可保證在測(cè) 量筒內(nèi)探測(cè)器的輸出信號(hào)不需經(jīng)長(zhǎng)線(xiàn)傳輸可直接就近進(jìn)行放大，成型，避免 了弱信號(hào)經(jīng)長(zhǎng)線(xiàn)傳輸產(chǎn)生的衰減，畸變，干擾等問(wèn)題；同時(shí)也省去了起阻抗 變換作用的跟隨器，又節(jié)省了空間。
數(shù)據(jù)處理與濃度的顯示部分以及低壓電壓裝于主機(jī)箱內(nèi)。主機(jī)箱直接接 收和處理來(lái)自探測(cè)器的脈沖數(shù)字信號(hào)，這種結(jié)構(gòu)安排可使主機(jī)箱具有通用性。 探測(cè)器與主機(jī)箱通過(guò)四條電線(xiàn)相連+12V， -5V,公共地線(xiàn)及信號(hào)線(xiàn)。
測(cè)量條件放射源與探測(cè)器水平軸向?qū)ΨQ(chēng)配置，構(gòu)成穿透測(cè)量幾何條件， 兩者相距21mm，低能Y射線(xiàn)穿透的被測(cè)液距離15mm。被測(cè)液自下向上流經(jīng)測(cè) 量回路，以保證測(cè)量管路全充滿(mǎn)液體并消除氣泡影響。
探測(cè)器的輸出信號(hào)約70mV,放大倍數(shù)取K400，甄別閥電壓取1.3V，分 頻倍數(shù)取256K,測(cè)量時(shí)間t^Os。
標(biāo)定核測(cè)量為相對(duì)測(cè)量，測(cè)量的計(jì)數(shù)強(qiáng)度還不是被測(cè)物理量的值，但 與被測(cè)物理量具有相關(guān)性，需經(jīng)數(shù)據(jù)處理才能直接給出被測(cè)物理量的值。根 據(jù)計(jì)數(shù)強(qiáng)度計(jì)算出滑石粉的密度。在測(cè)量之前首先要進(jìn)行標(biāo)定，事先確定出 標(biāo)定常數(shù)。標(biāo)定需仔細(xì)進(jìn)行，標(biāo)定的準(zhǔn)確性直接影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性。按已 確定的幾何條件及電氣參數(shù)對(duì)一些濃度不同且濃度已知的流體進(jìn)行穿透測(cè) 量，得到一組各個(gè)計(jì)數(shù)強(qiáng)度和與之相對(duì)應(yīng)各濃度的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)。依據(jù)最小二 乘法原理，對(duì)這組數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，也可用圖解方法，求出待定常數(shù)，即 標(biāo)定常數(shù)。
權(quán)利要求1.一種滑石粉濃度檢測(cè)儀，其組成包括放射源容器，其特征是所述的放射源容器通過(guò)剛性結(jié)構(gòu)連接探測(cè)器，所述的探測(cè)器以及與其連接的測(cè)量電路密封于金屬圓筒內(nèi)，所述的探測(cè)器電路連接主機(jī)箱，所述的探測(cè)器在金屬圓筒前端具有與閃爍晶體連接的光電倍增管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，其特征是所述的放射源 容器內(nèi)部具有鉛室，所述的鉛室內(nèi)具有放射源，所述的金屬圓筒連接外蓋， 所述的光電倍增管連接光電倍增管管座，所述的光電倍增管管座連接所述的 測(cè)量電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，其特征是所述的測(cè) 量電路具有電路板A、電路板B,所述的電路板A固定有電源模塊及附屬元 件，所述的電路板B具有放大器、甄別器和分頻器電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，其特征是所述的放射源 容器一端開(kāi)有窗口 ，所述的探測(cè)器在所述的金屬圓筒端口處具有有機(jī)玻璃窗， 所述的有機(jī)玻璃窗窗口密封有低原子序數(shù)材料，所述的窗口與有機(jī)玻璃窗相 對(duì)，中間有被測(cè)管路穿過(guò)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，其特征是所述的放 射源容器一端開(kāi)有窗口 ，所述的探測(cè)器在所述的金屬圓筒端口處具有有機(jī)玻 璃窗，所述的有機(jī)玻璃窗窗口密封有低原子序數(shù)材料，所述的窗口與有機(jī)玻 璃窗相對(duì)，中間有被測(cè)管路穿過(guò)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，其特征是所述的主機(jī)箱內(nèi)部具有數(shù)據(jù)處理與濃度顯示器及低壓電壓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，其特征是所述的主機(jī)箱內(nèi)部具有數(shù)據(jù)處理與濃度顯示器及低壓電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的滑石粉濃度檢測(cè)儀，其特征是所述的主機(jī)箱內(nèi)部具有數(shù)據(jù)處理與濃度顯示器及低壓電壓。
專(zhuān)利摘要滑石粉濃度檢測(cè)儀，傳統(tǒng)方法存在許多缺點(diǎn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，操作煩瑣，人為因素影響大，準(zhǔn)確性差，累計(jì)誤差大，檢測(cè)結(jié)果滯后，生產(chǎn)工藝流程不能有效的利用所獲取的數(shù)據(jù)及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)。放射源容器(1)，所述的放射源容器通過(guò)剛性結(jié)構(gòu)連接探測(cè)器(4)，所述的探測(cè)器以及與其連接的測(cè)量電路(5)密封于金屬圓筒(6)內(nèi)，所述的探測(cè)器電路連接主機(jī)箱，所述的探測(cè)器在金屬圓筒前端具有與閃爍晶體(8)連接的光電倍增管(9)。本產(chǎn)品用于在線(xiàn)檢測(cè)造紙生產(chǎn)過(guò)程中滑石粉濃度。
文檔編號(hào)G01N23/16GK201075090SQ20072011667
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者侯躍新, 巖 李, 鋼 李, 馬永和 申請(qǐng)人:黑龍江省科學(xué)院技術(shù)物理研究所