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放射性液(料)位计原理、结构及主要参数

2023/7/14 0:14:44 分类:物位测量 
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放射性液(料)位计是利用γ射线的穿透特性,在不直接接触介质的情况下,通过检测穿透物体后的γ射线量来获得被测介质物位的一种液(料)位计。

放射性液(料)位计原理

放射性液(料)位计是基于“射线吸收原理”来测量容器内的物位(料位或液位)。

放射源产生的γ射线穿过被测量容器壁和被测量介质时,γ射线被吸收或散射而产生衰减,通过检测器检测剩余γ射线的量,并将其转化为电量的变化,然后通过电子电路放大及计算处理,获得被测量介质的物位。


γ射线穿透被测物料后遵循朗伯-贝尔定律,即按指数规律衰减,即:


式中X为放射源发出的射线强度;μ为吸收系数(与放射性核素有关的常数);ρ为被测量介质的密度;d为被测量介质的厚度;Y为射线穿过密度为ρ,厚度为d的被测介质后的射线强度。

种类

放射性液(料)位计可分为开关型和连续测量型两大类。

放射性液(料)位计主要组成部分和外形结构

放射性液(料)位计通常由放射源(射线源)、检测器带变送器组成。

1、放射源

放射源一般选择同位素137Cs或60Co放射源。137Cs半衰期为30.17年,穿透性弱一些;60Co半衰期为5.27年,穿透性强。放射源的选择要综合考虑被测介质的密度、容器的材料和壁厚及直径等因素,由于申请相关许可证的实际情况,首选是四类五类放射源,由于137Cs半衰期长,使用寿命更长,根据厂家的计算在137Cs可以穿透的情况下,优先使用137Cs,在厂家计算137Cs无法穿透的情况,考虑使用60Co。 放射源有点源和棒状源之分。137Cs一般为点源,也很难做成连续的棒状源;而60Co既可做点源又可做棒状源,通常多个137Cs点源可以替代达到棒状源的效果。

放射源外形和内部结构如图所示:

放射源外形和内部结构

2、接收器

检测器通常有电离室、盖革管和闪烁计数器三种类型,电离室与盖革管原理类似,电离室目前已经很少使用,由于经济性的需求,盖革管在料位开关测量中还有一定的应用。检测器也分点状接收器和棒状接收器。目前使用广泛的闪烁计数器通常是碘化钠NaI(Ti) 晶体,PVT晶体和光纤等。当辐射γ射线进入闪烁晶体,使晶体中的原子受激,产生荧光,发光持续时间约为0.25μs。就敏感度而言,碘化钠晶体与PVT晶体敏感度最高,光纤次之,电离室与盖革管的敏感度差。棒状接收器和点式接收器外形如图所示。

棒状接收器和点式接收器外形

放射性液(料)位计主要参数

1、放射源
放射源通常为137Cs或60Co,放射源强度需要根据被测量介质特性、容器材质及厚度、容器尺寸和形状,以及安全防护等因素,由制造厂经过严格计算后确定。

2、检测器及变送器

测量范围:0.05~2m(可以多节级联)
测量精度:±0.5%FS(-40~+60℃)
环境温度:-40~60℃
电源:18~36VDC;90~253VAC,50/60Hz
消耗功率:直流供电型约3.5W;交流供电型约8.5VA
信号输出:4-20mA+HART;ProfibusPA;Foundation Fieldbus
继电器输出:3A AC;1A DC
防护等级:IP66/IP67防护等级
防爆等级:ExdⅡA/B/CT1~6 Ga/Gb/Gc
安全认证: WHG/SIL1/SIL2/SIL3(可选)


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