LB440料位计说明书.docx

1、LB440料位计说明书1德国伯托公司LB440 料位计说明书上海伯托同位素技术服务中心2003-1-121、引言LB440 料位计是利用射线通过物料时被物料吸收的原理来测量料位的。 为了用最小的放射源得到最好的测量效果 , 每个测量系统都要进行独立的设计。 因此 , 签署合同前必须先根据用户提供的条件做系统设计 , 以确定放射源与探测器的最佳配置。 用户提供的参数应尽可能准确，以保证设计的可靠性。测量系统所用的放射源已在生产车间按辐射防护标准进行封装并置于合适的屏蔽罐内。因此，测量系统所用的放射源对人员是安全的。按照辐射防护要求，本测量系统仅可由经过培训并持有证书的专业人员操作。LB440 料

2、位计的硬件和软件设计保证了使用的灵活性，能用于不同形状的容器或设备，完成不同的测量任务。然而，对于不同的设备及不同的测量任务必须设置相应的参数，使系统能正常工作。为了保证测量的可靠性，参数不能任意修改。如果要对系统重新设置，应该由熟悉本系统的人员进行，因此，有关人员应仔细地阅读本手册。我们建议用一个参数表记录全部参数。本手册对几种常用的的系统配置作了说明。请注意你的系统配置属于哪一种。2、 系统概述2. 1 测量原理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：I = I 0e- d其中 I 0 为穿过物质前的射线强度， I 为穿过密度为、路径为 d 的物

3、料后的射线强度，为吸收系数，与放射源的类型有关，对于给定的放射源，可以认为是常数。图 1 为测量原理图。d放射源 探测器I/I 0图 1：测量原理3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. 2 系统配置对于不同的测量任务， 需要不同的系统配置。选择最佳配置就是选择最合适的放射源以及最合适的探测器。选择系统配置的主要依据是测量范围、测量部位的几何形状等。2.2. 1 棒源 / 点探测器配置图二是棒源 / 点探测器的基本配置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

4、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。料位棒源探头信号图 2：棒源配置示意图2.2. 2 棒探测器 / 点源配置图三是棒探测器 / 点源的基本配置图。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。4料位棒源探头信号图 3：棒探测器配置示意图2.2. 3棒源 / 棒探测器配置如果测量范围太大， 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 /

5、 棒探测器配置，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&GBerthold 提供。料位棒源探头信号图 4：棒源 / 棒探测器配置示意图52.2. 4点源 / 点探测器配置在测量范围很小的情况下，可以选择点源/ 点探测器配置, 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。料位探头放射源信号图 5：点源 / 点探测器配置示意图2 3 LB440 主机2.3.1 概述主机置于一 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

6、中三个是操作键，用于设置或修改参数，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6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

7、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 ”。2.3. 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。菜单结构的详细说明见本手册的目录部分。7图 7：菜单结构图82. 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。在菜单的不同位置操作键有不同的意义。其意义由显示窗对应的符号决定。操作键 功能Sk1 在某一菜单组中选择子与 菜单Sk2

8、more 进入下一个菜单组操作键 功能在子菜单中选择不同条 目，或在光标所在的数上加“ 1”。操作键 功能循环移动光标70,请使用防高温电缆。2.3. 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12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，电源保险丝置于后面板上，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

9、） 。继电器 2 端子继电器 2 用于高限或低限报警，由软件设置。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，由软件设置。报警点可以根据需要设置。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 500。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。2 3

10、 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。13（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。 ）2 3 7 系统软

11、件结构概述预置参数表见附录中的“ CONFIGURATION CHECKLIST ”。用户需要对仪表进行最后的参数设置，以使仪表能正常工作。用 键修改参数，并用 存入。通用参数键盘锁指令可以任意选定一个一位至六位数的数作为锁指令，并用 存入，则键盘被锁。此时，所有的参数都只能在显示窗内显示而不能修改。这就避免了未经允许的误操作。用同样的数作为开锁指令，用 存入，键盘就被打开。日期以 TT.MM.YY 的格式存入当前的日期。日期必须正确，因为其与放射源活度的自然衰减补偿有关。时间以 HH.MM 的格式存入当前的时间。 时间几乎对放射源活度的自然衰减补偿无关。但可以通过检查时间来检验仪表的功能。程

12、序版本显示仪表类型及程序版本。 如果你的仪表有问题而需要与厂方接触时， 请告知你的程序版本。语言有德语和英语两钟语言可供选择。通过 键实现。打印参数仪表可接打印机，打印机接口在面板上。所有的参数都能打印出来。打印样例见附录。预置参数厂方预置参数对应如下特例：点源 /棒探测器配置，设备内径为 1 米，测量范围为 1米。标定模式棒探测器标定对应于点源 /棒探测器及棒源 /棒探测器配置。指数标定用于测量范围较小的情况，对应于点源 /点探测器配置。线性标定对应于棒源 /点探测器配置。折线标定14用于特殊应用中的棒源 /点探测器配置。注意：选用何种标定模式根据系统配置而定。出错模式选择系统出错时的运行模

13、式。如果选择“继续测量” ，则系统自动清除出错信息。测量参数探测器编码探测器编码与其形状和尺寸有关（编码见“技术参数” ）。所以必须存入正确的编码。放射源类型选择测量所用的放射源类型。以正确地补偿放射源活度的自然衰减。时间常数系统根据时间常数计算测量值的平均值。 为了减小统计误差， 应选择尽可能大的时间常数，但它受料位变化速度制约。在特殊情况下，时间常数可能小于 20 秒。快速转换只有在设备尺寸较小和料位变化较突然的情况下， 才需要快速转换功能，以便于信号的变化跟上料位的变化。 用 和开启或关闭此功能。 开动快速转换功能后，一旦料位发生突然变化，且变化幅度超过设定的值的倍数，则系统的时间常数就

14、变为原先的十分之一，显示和电流输出信号随着快速变化。 统计误差却比原来增加了三倍。如果料位重新变得稳定，则又变回到原来的时间常数。启用快速转换功能时，值的倍数至少应存入“ 4”甚至“ 5”，以保证统计涨落或小的料位变化不会引起时间常数的快速转换。我们建议在日常运行中摸索最佳的倍数值。干扰辐射只有当干扰辐射有可能对测量造成影响的时侯才使用此功能。用 或来开启或关闭此功能。 设定一个值倍数值， 当辐射干扰信号超过此值时 , 测量被停止 .这就提出了一个问题： 测量一旦被停止，系统选择 “停止测量 ”还是“继续测量 ”，如果选择 ”继续测量 ”，则有以下三种方法：(1)按键。(2)由数字输入信号启动

15、测量。(3)等延迟时间结束。干扰辐射延迟时间由干扰辐射产生的故障一般都是短时的。 可以设定一个延迟时间，一旦超过延迟时间，测量又自动开始。最大计数率此参数用于检查系统的功能，如果计数率超过此值，系统就停止测量。为了排除假报警，应该设置一个在任何正常测量状态下都不会超过的数值。比如说，至少15是零点计数率的两倍。如果这个功能对你的系统来说是不重要的，你可以存入 “0”，关闭此功能。为了便于设置最大计数率，标定后可查询零点计数率。最小计数率最小计数率的设置用于抑制干扰。如果这功能对系统是不重要的，可存入 “0” 关闭此功能。更换放射源指示出放射源是否应该被更换。当存入 “0”的时侯，计数率被自动计

16、算。如果存入的数不等于 “0”，则保持原有的计数率不变。系统标定前及更换放射源后 , 必须存入 “0”。报警值是初始计数率的 30%。当自动计算得到的计数率小于报警值的时候，显示报警信号。但此时测量系统至少还可以工作 6 个月。可以手动修改此值。输出参数电流输出选择料位为 “0”时的电流输出信号， 0mA或者 4mA。电流输出范围确定对应于料位测量范围的电流输出范围。 典型的是：0/4mA 对应料位“0”点，20mA对应料位满度。电流输出错误当系统出错时，输出信号模式选择。选择保持出错前的信号还是为预置的在0-22mA之间的值。继电器 2/3这两个继电器有以下的功能：a)低限报警（报警点可设置

17、为 0-100%之间的任意值）b)高限报警（报警点可设置为 0-100%之间的任意值）c)探测器温度报警（报警点可设置为 0-60 之间的任意值）根据高限和低限的不同， 当测量值超出设置的报警值的时候， 继电器被激励 （线路断开），当测量值回复到报警值以内，且经报警延迟后，报警信号被解除。报警延迟大约为量程的 5%。接口RS 232可选择以下设备与之连接：a)打印机：用于打印所有参数b)PC机：用 PC计算机标定或存取参数。16PC机存取选择有两种选择：a)数据操作b)数据查询标准设置为 “数据查询 ”，以避免未经允许的数据操作。RS 485选择所连接的装置 ( 仅对 LB440-2 是可能的

18、 ) 。探测器编码存入用于测量的探测器编码。副机 1 n当测量系统使用一个以上的探测器时， 存入副机的编码。生产方预置值与副机的编码一样。标定不同系统配置的标定模式见有关章节。瞬时显示不论当前显示窗内显示的是什么内容，只要按 键，即回到本菜单组。当前料位显示当前料位。平均计数率显示当前平均计数率。平均计数率为时间常数内脉冲计数率的平均值。探测器（ n）高压（ HV）：显示当前探测器（ n）的高压。脉冲计数率：显示当前脉冲计数率。温度：显示当前探测器温度。注意：如果显示 “HV-测试 ”,则高压测试值存储于维护菜单。高压控制此时不起作用，可能产生漂移。更详细的信息见维护菜单。在由数个探测器组成的

19、网络系统中，全部探测器的参数都能查询显示。维护菜单见维护章节。173棒探测器配置3. 1 放射源常用的典型是钴 -60 点源及铯 -137 点源。只有在很少的情况下，比如设备内径较小而壁厚很大，才使用棒源。请参照第四章的安装说明。3.2 置于 45铅罐内的点源除了很少的情形，安装铅罐都有一个辐射道，使射线形成射线束射向探头。在运输 , 安装及维修时，辐射道必须关闭并锁定。铅罐的型号与所需的防护效果有关，设计铅罐的时候，必须考虑下面因素a)放射源的类型及活度b)防护标准c)现场的安装条件及用户的要求根据量程的需要，棒探测器需要足够大的射线束覆盖，因而铅罐的辐射道设计成 45角，使射线束成 45角

20、发射出来。铅罐可固定在安装支架上 , 使射线束正好对准探测器的灵敏体。所以，铅罐的安装简单可行。对于内插式放射源 , 其防护铅罐的设计应该保证能用绳子或杆升降放射源。这种铅罐的结构和功能的详细资料请参阅 LB440技术信息的有关部分。图 13：45点源铅罐示意图33 安装安全要点装有放射源的铅罐的运输应遵循辐射防护的有关规则。对其存放的地点也必须进行监察。根据铅罐的结构图以及现场的具体情况，小心地安装支架及夹具。确保支架能承受铅罐的重量。因为铅罐的安装是永久性的，因此所有的螺丝及紧固件都必须牢固，以避免松开而使铅罐掉下。18为了保证安装人员的受照剂量尽可能地低，所有参加安装或拆卸铅罐的人员都必

21、须经过培训并有放射源操作证书。进行此项工作时应有放射防护人员在场监护。另外，必须确保铅罐的辐射道已关闭并已锁定，且锁是可靠的，射线不可能泄漏出来。还要确保铅罐没有损坏。注意！请阅读且遵循辐射防护条列 ( 见第 8 章 ) 。3.3. 145铅罐的安装提示 :采用棒探测器时，在安装铅罐前必须先测量本底。 有关说明见 4.5.1 章。并且确保附近的放射源对测量不产生影响。放射源铅罐中心点， 探测器灵敏体的上端点应与最大料位在同一水平线上。 设计测量系统的时候，铅罐的安装位置已被确定。安装时，必须找准这个位置，不然，测量会产生偏差。标准配置见图 14。图中可以看到正确的铅罐的安装位置。 “G”正好位

22、于最大料位线的上方。铅罐安装在一个合适的支架上 , 支架的高度合理 , 使“ G”正好处在正确的位置上。请参阅不同型号的铅罐的尺寸图。图 14：棒探测器配置图 15 为铅罐安装支架的示意图。 其尺寸及承重力根据铅罐的重量而定。 支架安装高度应合理。如果可能的话 , 直接焊接在设备上，或者焊在另外的支撑物上。对于比较特殊的设备，为了减小放射源的活度及优化线性，采用两个放射源。图 16 是这种配置的安装示意图。下面的铅罐离上面铅罐的尺寸用 “H”标出。如果没有标出的话，则安装于一半量程的地方。根据量程的不同，配置中可使用一个或数19个探测器。设计系统时配置已被确定，并且已在图纸上标出或者在文件上注

23、明。安装时必须遵守，否则会导致线性变差。图 15：安装支架示意图图 16：多点源配置示意图对于安装铅罐 , 必须检查铅罐的辐射道的锁定装置。根据运行的实际情况，最迟一年后要重新检查一次。33 2 棒探测器安装棒探测器应垂直安装于设备的外壁，如图所示（图 14，16， 17，18）。其有效长度的上端有标号标出，应对应于最大料位线。请注意探测器的尺寸图 .20棒探测器如图 17 安装。其中一个夹套置于上端标志槽的上面，另一个置于探测器的底部。请注意两个夹套内径的不同。探测器的接线盒必须密封，以防水进入接线盒。探测器中心至设备表面或保温层的距离大约为 100mm。请注意尽量避免热量通过夹套传到探测器

24、上。 如果不能保证安装现场的温度 50，则必须配备水冷却装置。需要的水量根据水的温度和可能传输的热量而定。另外，必须注意大的震动不能传递到探测器上，否则，会影响其使用寿命。图 17：棒探测器安装示意图多于一个探测器的配置的安装示意图见图 18，对应于量程大于 1.5 或 2 米。所有探测器的有效长度必须重选。每个探测器都有相应的主机或副机提供工作电源，并受其控制和监测。主机和副机之间通过 RS1和 RS2端子相连。主机 (LB440-1) 与第一个探测器相连， 对所有探测器的信号进行累加，并产生输出信号。其余的探测器都与副机（ LB440-2）相连，副机仅用于控制相连接的探测器。注意：对于安装

25、在露天的探测器，最好加一个防护罩，以防太阳光的直接照射。21图 18：多探测器配置示意图33 3 电子线路连接电子线路的连接见 2.3.5 节。34 系统菜单结构及启动菜单的基本结构见 2.3.7 节。下面仅对有关棒探测器的菜单部分进行说明。注意：系统通电 30 分钟后才能进入工作状态。工作模式棒探测器工作模式由测量配置决定。用 选择后，按 键。在棒探测器的情况下，工作模式必须选择 ”Rod detecter ”。测量参数探测器编码探测器编码决定了光电倍增管的高压设置方式。采用里描述。与副机连接的探测器的编码存入相应的副机。NaI晶体的探测器不在这22探测器类型有效长度 (mm)探测器编码（新

26、）探测器编码（旧）LB4405-015002224LB4405-027502224LB4405-0310001315LB4405-0412501315LB4405-0515001012LB4405-0620001012标定标定分以下三个步骤：1、 在放射源未安装之前，测量本底。2、 放射源安装以后，存入线性修正数据，最后存入零点计数率。或3、 放射源安装以后，在不同的料位测量对应的计数率。4、 安装放射源以后，测量满度时的计数率。本底测量本底是由环境辐射产生的。 本底不需要进行自然衰减补偿， 因为它是一个常数。本底的误差会影响测量的精度。任何影响测量的因素都必须排除。本底的测量如下进行：a)最佳方法探测器已安装到位而放射源还