[科普中國]-γ射線密度計

基本原理

由放射源產(chǎn)生的伽馬射線穿過管道中的被測介質(zhì)，其中一部分射線被介質(zhì)散射吸收，剩余部分射線被安裝在管道另一邊的探測器所接收，介質(zhì)吸收了多少射線，與被測介質(zhì)的密度成指數(shù)吸收規(guī)律。

整機(jī)組成以原化工部自動化研究所(現(xiàn)為天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)計院)生產(chǎn)的HZ一5300系列微機(jī)型γ射線密度計為例，其基本組成如圖20—15所示。

該儀器的檢測系統(tǒng)采用137Cs放射源、閃爍探測器，其信號轉(zhuǎn)換器稱為主機(jī)。主機(jī)采用微處理器電路，包括中央處理器、輸入通道、輸出通道、內(nèi)存和隨機(jī)存儲器、鍵盤及電源等部分。主要功能是對密度信號進(jìn)行放大、運算處理和電流輸出，對探測器提供穩(wěn)定的電壓，對儀器進(jìn)行故障診斷、報警并提示故障排除方法，還可進(jìn)行簡單化的標(biāo)定。

安裝γ射線密度計的安裝方式有多種，如圖20-16所示。采取何種安裝方式根據(jù)被測介質(zhì)和現(xiàn)場設(shè)備的具體情況而定，圖20-16(a)是典型的安裝方式，放射源和探測器分別安裝在被測管道的兩側(cè)，被測介質(zhì)由下向上流動。安裝時，應(yīng)保證放射源出射孔和探測器入射窗口之間的準(zhǔn)直對中，放射源和探測器的安裝必須緊固，避免產(chǎn)生振動。2

校準(zhǔn)γ射線密度計的校準(zhǔn)方法有實物校準(zhǔn)和模擬校準(zhǔn)兩種。

實物校準(zhǔn)就是用真實的工藝物料對儀表進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，實物校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度和可信度高，是推薦的校準(zhǔn)方法，但比較麻煩。實物校準(zhǔn)方法和步驟如下。

a．零點校準(zhǔn)在被測管道中注滿水，根據(jù)該水在當(dāng)時溫度下的密度調(diào)校儀表的零點。由于被測物料的密度可能小于或大于1g/cm3，所以用水校準(zhǔn)應(yīng)稱為基準(zhǔn)點校準(zhǔn)。

b．量程校準(zhǔn) 由于7射線密度測量的嚴(yán)重非線性，量程校準(zhǔn)點至少應(yīng)選3點以上(有時甚至多達(dá)10點)。量程校準(zhǔn)必須在工況穩(wěn)定、物料參數(shù)長時間穩(wěn)定不變的情況下進(jìn)行，每個校準(zhǔn)點重復(fù)取樣三次，用手工分析法測定樣品的密度值，然后取其平均值調(diào)校儀表的示值。

模擬校準(zhǔn)模擬校準(zhǔn)是用模擬校準(zhǔn)板代替工藝物料對儀表進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，模擬校準(zhǔn)簡單方便，但受各種條件的限制，準(zhǔn)確度難以保證，只能用在對測量準(zhǔn)確度要求不太高(如密度變化趨勢監(jiān)視等)的場合。

模擬校準(zhǔn)是在被測管道充滿零點標(biāo)樣或工藝物料參數(shù)長時間穩(wěn)定不變的前提下，將厚度不同的模擬校準(zhǔn)板逐一插入探測器的孔槽板中，待儀表示值穩(wěn)定后分別進(jìn)行校準(zhǔn)。每次量程調(diào)校完畢后，應(yīng)再校對一次零點。

特點和應(yīng)用γ射線密度計的測量是非接觸式的，不受被測介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和溫度、壓力、黏度等物理性質(zhì)的影響。安裝時無需在被測設(shè)備上開孔、打眼或進(jìn)行改造，只需用夾具固定在管道兩側(cè)即可，安裝十分方便。由于測量探頭不與被測介質(zhì)接觸，投入使用以后，基本不需要維護(hù)。

它特別適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、高黏度、劇毒、深冷、含大量懸浮顆粒的液體密度測量，而在這些惡劣條件下，常規(guī)測量儀表是難以勝任的。

γ射線密度計廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、建材、輕工等行業(yè)?？蓪γ荛]管道或容器內(nèi)的工業(yè)物料，如鉆井固井用泥漿、壓裂漿、砂漿，選礦廠或洗煤廠用浮選液，石油化工產(chǎn)品如各種油脂、醇類等以及酸、堿、鹽等溶液的密度進(jìn)行在線測量。還可作為濃度計使用，測定溶液的濃度或混合液的配比；作為界面計使用，檢測兩相分層介質(zhì)的界面；與流量計配套作為質(zhì)量流量計等。