无源核子料位计在煤灰检测中的应用研究
煤是我国的火力发电中的原材料,煤经过燃烧产生了大量的煤灰,煤灰经过除灰系统被回收和再利用。由于煤灰含有放射性核素,这些核素经过衰变释放γ射线,利用煤灰的这种特性,可以使用无源核子料位计来监测煤灰在火电厂灰斗中高度。料位测量在工业自动化系统起着重要的作用,是作为保证生产的连续型和生产的安全性的重要措施之一。
基于煤灰放射性的料位测量属于非接触式测量方法,由煤灰本身释放的γ射线被闪烁体探测器接收并转化为光子信号,再经过光电倍增管放大从而输出不规则的核脉冲信号后被主控芯片捕捉计数,在实际实验的基础上,构建了核脉冲计数与煤灰高度的数学关系。本文研究了无源核子料位计的测量原理,分析了射线与物质互相作用的效果、无源与有源的优缺点、闪烁体探测器的硬件结构和它的工作原理,深入探讨了滞回比较器的核脉冲整形原理,提出了优化的软件滤波算法,给出了无源核子料位计系统的硬件体系结构和软件设计方案。
在硬件体系结构上,无源核子料位计主要包括信号前置放大电路、信号甄别成形电路、控制模块、显示模块和无线通信模块。从光电倍增管输出的信号首先经过前置放大电路的无失真放大,再通过信号甄别成形电路实现对核脉冲信号的整形,经过整形后的信号被送进控制模块进行数据处理。
