基于塑料闪烁体的核子料位监测系统

发布时间：2020-03-29 20:19

【摘要】：核仪表在工业仪表中具有重要地位,核探测技术的研究对国家经济的发展具有推动作用。核子料位计作为核仪表的一个重要分支,是一种非接触式在线测量料位的装置,可被广泛应用于石油、化工、医药等行业中。传统的核子料位计多采用无机闪烁体,实际使用中存在测量精度低、应用场景有限等不足之处。塑料闪烁体以其优异的特性,逐渐被应用到核探测技术之中。本文介绍了核子料位计的工作原理,设计了基于塑料闪烁体的核子料位监测系统。叙述了射线与物质作用的基本规律,突出了塑料闪烁体中荧光收集的特点,并验证了HND-S2塑料闪烁体探测器的性能。本系统根据射线穿过物料后强度衰减的原理,通过测定射线强度的变化确定料位的高度。闪烁探测器采用两端带有光电倍增管的长塑料闪烁体,对塑料闪烁体两端以指数规律衰减的计数求加。重点分析了闪烁探测器的硬件结构和信号调理电路,给出了系统的硬件体系结构和软件设计方案。系统的硬件体系结构主要包括闪烁探测器、信号调理电路、MCU模块、电源。闪烁探测器依据HND-S2塑料闪烁体,建立了料位测量的物理模型。信号调理电路对核脉冲信号进行阻抗变换、信号甄别和整形后,将信号传给MCU进行数据处理,并将处理后的数据与上位机进行通信。软件方面重点介绍了对系统参数的标定、信号的采集和处理,深入讨论了软件的滤波算法,叙述了MCU对FRAM中数据的写入与读取。实验根据HND-S2塑料闪烁体的性能测试结果,建立探测器两端信号与点状放射源相对位置的关系,通过对其积分运算确定现场线状放射源理想模型来测定料位高度,其测量精度高误差低于1%。
【图文】：

光子数,光子

图２．邋３收集距离与被收集光子数的关系逡逑Ｆｉｇ邋２．３邋Ｔｈｅ邋Ｋｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｔｈｅ邋出ｓｔａｎｃｅ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｃｏｌｌｅｃｔ邋ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ｐｈｏｔｏｎｓ逡逑图２．３中的实验结果是建立在光子产生点是Ｗ光子收集点为对称中也的，纵坐逡逑标表示的仅仅是一个相对含义。Ｗ此可Ｗ发现；当光子的产生点离光子的收集点逡逑很近时，收集到的光子数会远远大于光子产生点远离光子收集点时的情况；随着逡逑光子产生点与光子收集点距离的X棿螅芄槐皇占降墓庾邮炕岜涞煤苌伲驽义暇嗬氡浠那魇埔不嶂鸾ケ浠骸ｅ义希玻春俗恿衔患频奶讲庠礤义显诤颂讲庀低持校硕陨湎叩募亮亢吞匦杂懈龆康娜鲜叮芯坎煌奶藉义喜夥绞接凶胖匾饔茫匝≡窈鲜实奶讲馄骱偷缱友У缏防垂菇ㄌ讲庀低尘哂绣义现傅甲饔茫旅娲映Ｓ玫模戎痔讲夥绞郊樱蹋海唤樯堋ｅ义希玻矗奔剖饬垮义霞剖饬康姆绞浇鼋鲋患扑闾讲馄魇涑龅穆龀迨佣桑唬薅坎饬可湎叩腻义锨慷群图亮浚湫偷募剖饬糠绞饺缤迹玻此荆哄义咸讲馄鳎桑爸眉叮桑绫鹌鳎ū昶麇义希慑危裕危卞危裕我唬哄义细哐沟缭村蔚脱沟缭村义蟇２．４计数测量逡逑Ｆｉｇ邋２．４邋Ｃｏｕｎｔ邋ｍｅａｓｕ

闪烁探测器,实物,闪烁体,有机闪烁体

巧光被位于长塑料闪烁体两端的光电倍增管光阴极收集而发出光电子，光电子在逡逑光电倍增管内经过倍增放大后从阳极输出电信号，设些电信号是脉冲信号。闪烁逡逑探测器的实物图如图３．２所示。逡逑化？—￣逦■逦？逦１＇－１逡逑：…一邋—一Ｔ！逡逑图３．邋２闪烁探测器实物图逡逑Ｆｉｇ邋３．２邋Ｔｈｅ邋ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ邋ｄｅｔｅｃｔｏｒ逡逑３．１．１闪烁体模块逡逑闪烁体的发光持续时间影响光子的分辨和光子数目的多少。常用闪烁体可分逡逑为有机闪烁体和无机闪烁体两大类，有机闪烁体的发光持续时间为纳秒级，而无逡逑机闪烁体的发光持续时间为微秒级ｔ２７＾为了提高探测灵敏度和分辨率，降低所用逡逑放射源的活度，同时便于测量大型物料罐，本方案选择了有机闪烁体（塑料闪烁逡逑体），如表３．１所示给出了几种常用的塑料闪烁体的性能参数表。逡逑１９逡逑
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL812

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