專利名稱：一種中子產(chǎn)額檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤質(zhì)分析領(lǐng)域，尤其涉及一種中子產(chǎn)額檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
脈沖中子煤質(zhì)在線分析是煤質(zhì)分析過程中較為常用的分析方法。該方法使用中子轟擊煤流，中子碰撞到煤流中的核素就會(huì)發(fā)生反應(yīng)，釋放出各種能量的伽瑪射線。因?yàn)楸恢凶愚Z擊到的核素不同，釋放出的伽瑪射線能量也會(huì)有差異。通過這些能量的差異判斷出煤流中到底存在哪些核素，然后獲知煤流中各核素所占的含量。進(jìn)而獲知煤炭的相關(guān)指標(biāo)。中子發(fā)生器是該設(shè)備的中子源，它的中子產(chǎn)額具有可控性，能按照需要通過調(diào)節(jié)輸入到中子發(fā)生器的電壓控制中子的產(chǎn)額，不通電時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生中子。只要能檢測(cè)中子發(fā)生器的中子產(chǎn)額作為反饋，再通過調(diào)節(jié)中子發(fā)生器的電壓就能起到控制中子產(chǎn)額的目的。所以需要一種檢測(cè)中子管產(chǎn)額的變化方法。目前在脈沖中子煤質(zhì)在線分析設(shè)備中檢測(cè)中子產(chǎn)額使用的是中子探測(cè)器。中子探測(cè)器在市面上都有成品出售。使用的比較多的有3He正比計(jì)數(shù)管，它是一種氣體電離性計(jì)數(shù)管，用來探測(cè)熱中子和超熱中子。現(xiàn)有技術(shù)將探測(cè)器被布置在中子發(fā)生器的下方它們外圍都被中子慢化層所包圍，并且二者之間也用中子慢化物隔開，其具體安裝結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括中子發(fā)生器11、中子探測(cè)器12、探測(cè)器13、周圍物體14，其中周圍物體包括屏蔽體 141、中子反射層142、快、熱中子調(diào)節(jié)層143、中子屏蔽層144、煤樣145和中子慢化層146。但是，3He探測(cè)器的價(jià)格昂貴，使用其作為檢測(cè)中子發(fā)生器產(chǎn)額的方法成本較高， 而且，3He探測(cè)器的探測(cè)效率較低，探測(cè)穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種中子產(chǎn)額檢測(cè)方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用中子探測(cè)器造成的成本高，效率低，穩(wěn)定性能差的問題。其具體方案如下一種中子產(chǎn)額檢測(cè)方法，包括接收中子發(fā)生器在預(yù)設(shè)電壓下發(fā)生的中子轟擊周圍物體產(chǎn)生的特征伽馬射線，所述周圍物體中至少包括反饋物，并將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)；將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，讀取所述存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，并依據(jù)所述反饋物的特征伽馬射線能量分析出所述中子轟擊所述反饋物產(chǎn)生的特征伽馬射線計(jì)數(shù)；利用中子產(chǎn)額與所述反饋物的特征伽馬計(jì)數(shù)的關(guān)系獲得中子產(chǎn)額。優(yōu)選的，還包括調(diào)節(jié)所述中子發(fā)生器的電壓以調(diào)節(jié)所述中子產(chǎn)額。優(yōu)選的，所述反饋物包括鉛、銅或鎘中的任意一種。優(yōu)選的，所述將接收的伽馬射線轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)步驟后，將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的步驟前還包括將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。
優(yōu)選的，所述利用中子產(chǎn)額與所述反饋物的伽馬計(jì)數(shù)的關(guān)系獲得中子產(chǎn)額的步驟包括計(jì)算所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔At內(nèi)的反饋物特征伽馬計(jì)數(shù)增量ΔΥ的比值，獲得所述反饋物的伽馬計(jì)數(shù)率；利用所述反饋物的伽馬計(jì)數(shù)率和中子產(chǎn)出率與反饋物伽馬計(jì)數(shù)率的關(guān)系函數(shù)y = bv+e，其中y為中子產(chǎn)出率，b為比例系數(shù)，ε為誤差，獲得所述中子產(chǎn)出率；依據(jù)所述中子產(chǎn)出率獲得所述中子產(chǎn)額。優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)電壓為中子發(fā)生器上次關(guān)機(jī)前的電壓。一種中子產(chǎn)額檢測(cè)系統(tǒng)，包括中子發(fā)生器，用于在預(yù)設(shè)電壓下發(fā)生中子；周圍物體，用于接收所述中子發(fā)生器發(fā)生的中子的轟擊，產(chǎn)生伽馬射線，所述周圍物體中至少包括反饋物；伽馬射線探測(cè)器，用于檢測(cè)所述中子轟擊所述周圍物體發(fā)出的特征伽馬射線，并將其轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)；通過數(shù)據(jù)線與所述伽馬射線探測(cè)器相連的多道分析器，用于將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)接口與所述多道分析器相連的處理器，用于按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，讀取所述存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，依據(jù)所述反饋物的特征伽馬射線能量分析出所述中子轟擊所述反饋物產(chǎn)生的特征伽馬射線計(jì)數(shù)，并利用中子產(chǎn)額與所述反饋物的特征伽馬計(jì)數(shù)的關(guān)系獲得中子產(chǎn)額。優(yōu)選的，還包括通過接口與所述伽馬探測(cè)器相連，通過數(shù)據(jù)線與所述多道分析器相連的放大器，用于將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行放大后傳輸至所述多道分析器。如上述方案所述，本發(fā)明公開的中子產(chǎn)額檢測(cè)方法，通過檢測(cè)反饋物被中子轟擊后產(chǎn)生的特征伽馬射線強(qiáng)度檢測(cè)中子產(chǎn)額，無需增加新的設(shè)備儀器，方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)， 整個(gè)檢測(cè)過程中無需使用中子探測(cè)器，降低了設(shè)備的成本。并且提高了反應(yīng)效果以及分析結(jié)果的穩(wěn)定性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中中子探測(cè)器的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的中子產(chǎn)額檢測(cè)方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的中子產(chǎn)額檢測(cè)系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例公開的中子產(chǎn)額檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。由于中子與物質(zhì)中的各種元素的原子核作用，使原子核處于激發(fā)狀態(tài)，這些激發(fā)態(tài)的壽命很短，即刻發(fā)射出特征伽瑪射線。不同元素的原子核發(fā)出不同能量的特征伽瑪射線，特征伽瑪射線的強(qiáng)度與物質(zhì)中該種元素的原子核的含量成正比，且與和物質(zhì)反應(yīng)的中子數(shù)成正比。也就是說中子產(chǎn)額相同的情況下，不改變反應(yīng)物質(zhì)的位置，只改變反應(yīng)物質(zhì)的數(shù)量，則反應(yīng)物質(zhì)的數(shù)量越多，中子與該物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的特征伽瑪射線也就越多；如果在不改變反應(yīng)物位置，且不改變反應(yīng)物質(zhì)數(shù)量的前提下，只改變中子的產(chǎn)額，那么中子產(chǎn)額越高，中子與反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生的特征伽瑪射線強(qiáng)度也就越高。由此可以看出當(dāng)反應(yīng)物質(zhì)元素含量一定的情況下，特征伽瑪射線的強(qiáng)度就與中子產(chǎn)額息息相關(guān)，也就是說中子產(chǎn)額與伽瑪射線強(qiáng)度存在正比關(guān)系。即在不改變反應(yīng)物位置，且不改變反應(yīng)物數(shù)量的前提下， 開啟中子發(fā)生器，如果檢測(cè)到的特征伽瑪射線越多，則證明中子產(chǎn)額越高，檢測(cè)到的特征伽瑪射線越少，則證明中子產(chǎn)額越低?？梢赃\(yùn)用中子與特征伽瑪射線關(guān)系特性來對(duì)中子管的中子產(chǎn)額進(jìn)行檢測(cè)，即通過測(cè)定某一特定反應(yīng)物的特征伽瑪射線強(qiáng)度來檢測(cè)中子產(chǎn)額。要實(shí)現(xiàn)這種方法必須要考慮到以下幾點(diǎn)(a)該物質(zhì)需具有一定的質(zhì)量且質(zhì)量形狀要穩(wěn)定 (b)該物質(zhì)與中子發(fā)生器與伽瑪探測(cè)器的位置要固定。(c)該物質(zhì)周圍的其他物質(zhì)位置形狀也要相對(duì)穩(wěn)定(d)煤流對(duì)其干擾不大。綜上幾點(diǎn)要求所述，可使用煤流中沒有的物質(zhì)作為中子產(chǎn)額反饋物，通過檢測(cè)該反饋物的特征伽馬射線強(qiáng)度來檢測(cè)中子產(chǎn)額。具體的反饋物可以為鉛、鎘、銅等煤流中含量很少或不計(jì)入檢測(cè)結(jié)果，并且反應(yīng)截面比較大的物質(zhì)。本發(fā)明公開了一種中子產(chǎn)額檢測(cè)方法，其具體實(shí)施過程如圖2所示，包括步驟S21、接收中子發(fā)生器在預(yù)設(shè)電壓下發(fā)生的中子轟擊周圍物體產(chǎn)生的特征伽馬射線，周圍物體中至少包括反饋物，并將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)；本步驟開始時(shí)需要將中子發(fā)生器的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)值，例如調(diào)節(jié)到上次關(guān)機(jī)前的電壓值，因?yàn)樵陔妷合嗤那闆r下，中子產(chǎn)額不會(huì)發(fā)生很大的偏差。把電壓調(diào)整到上次檢測(cè)結(jié)束時(shí)的數(shù)值，中子產(chǎn)額就能在開機(jī)時(shí)就基本接近需要的量，從而減少開機(jī)時(shí)調(diào)節(jié)的次數(shù)， 縮短預(yù)備時(shí)間，使中子發(fā)生器更快的進(jìn)入到正常工作狀態(tài)。這時(shí)中子發(fā)生器就會(huì)進(jìn)入到工作狀態(tài)產(chǎn)生中子。由于中子向四面八方密集發(fā)射， 轟擊周圍物體，周圍物體包括設(shè)備本身的慢化材料、反射材料、屏蔽材料，反饋物和需要檢測(cè)的煤流，對(duì)中子反應(yīng)起到慢化、屏蔽和反射的作用，此時(shí)會(huì)有一部分轟擊到用于檢測(cè)中子產(chǎn)額的反饋物上。本實(shí)施例中的反饋物為鉛，因?yàn)樵诂F(xiàn)有技術(shù)中，鉛因?yàn)槠淞己玫纳渚€屏蔽和慢化效果，而被作為中子慢化層，屏蔽體，快、熱中子調(diào)節(jié)層的重要成分而大量存在，因此不會(huì)引入新的物質(zhì)的伽馬射線，保證了檢測(cè)過程的準(zhǔn)確性。這時(shí)通過伽瑪射線探測(cè)器接收到中子轟擊周圍物體產(chǎn)生的伽瑪射線，其中包括鉛被中子撞擊后產(chǎn)生出的特定能量的特征伽瑪射線。步驟S22、將電脈沖信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；通過多道分析器對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在自身的內(nèi)存中，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)為特征伽馬射線計(jì)數(shù)。步驟S23、按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，讀取存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，并依據(jù)反饋物的特征伽馬射線能量分析出中子轟擊所述反饋物產(chǎn)生的特征伽馬射線計(jì)數(shù)；處理器每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，讀取多道分析器內(nèi)存儲(chǔ)的伽馬射線計(jì)數(shù)，并依據(jù)鉛的特征伽馬射線能量，從讀取的計(jì)數(shù)中分析出對(duì)應(yīng)于中子轟擊鉛產(chǎn)生的特征伽馬射線計(jì)數(shù)。步驟S24、利用中子產(chǎn)額與反饋物的特征伽馬計(jì)數(shù)的關(guān)系獲得中子產(chǎn)額。本步驟中，具體的過程為首先，計(jì)算所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)At的反饋物伽馬計(jì)數(shù)增量ΔΥ的比值，獲得所述
AY
反饋物的伽馬計(jì)數(shù)率v，BPv = -;
At然后將伽馬計(jì)數(shù)率ν帶入到中子產(chǎn)出率與反饋物伽馬計(jì)數(shù)率的關(guān)系函數(shù)y = by+ε，其中y為中子產(chǎn)出率，b為比例系數(shù)，ε為誤差，獲得所述中子產(chǎn)出率；最后根據(jù)中子產(chǎn)出率計(jì)算出中子產(chǎn)額。其具體的過程可以按照現(xiàn)有技術(shù)中利用中子探測(cè)器檢測(cè)到的中子產(chǎn)出率與中子產(chǎn)額的換算方法，進(jìn)行計(jì)算。本發(fā)明中，為了能夠真實(shí)反應(yīng)中子管的中子產(chǎn)出率，減少測(cè)量時(shí)的誤差，在設(shè)備出廠前，可使用最小二乘法來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體做法是調(diào)節(jié)中子管產(chǎn)額，取η次不同中子產(chǎn)額下的中子產(chǎn)額以及鉛特征峰計(jì)數(shù)，則第i次(1 < i < η)得到的中子產(chǎn)額測(cè)量值記作Yi，鉛特征峰計(jì)數(shù)為Vi。通過最小二乘法可得
權(quán)利要求
1.一種中子產(chǎn)額檢測(cè)方法，其特征在于，包括接收中子發(fā)生器在預(yù)設(shè)電壓下發(fā)生的中子轟擊周圍物體產(chǎn)生的特征伽馬射線，所述周圍物體中至少包括反饋物，并將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)；將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，讀取所述存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，并依據(jù)所述反饋物的特征伽馬射線能量分析出所述中子轟擊所述反饋物產(chǎn)生的特征伽馬射線計(jì)數(shù)；利用中子產(chǎn)額與所述反饋物的特征伽馬計(jì)數(shù)的關(guān)系獲得中子產(chǎn)額。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)所述中子發(fā)生器的電壓以調(diào)節(jié)所述中子產(chǎn)額。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反饋物包括鉛、銅或鎘中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述將接收的伽馬射線轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)步驟后，將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的步驟前還包括將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用中子產(chǎn)額與所述反饋物的伽馬計(jì)數(shù)的關(guān)系獲得中子產(chǎn)額的步驟包括計(jì)算所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔At內(nèi)的反饋物特征伽馬計(jì)數(shù)增量ΔΥ的比值，獲得所述反饋物的伽馬計(jì)數(shù)率；利用所述反饋物的伽馬計(jì)數(shù)率和中子產(chǎn)出率與反饋物伽馬計(jì)數(shù)率的關(guān)系函數(shù)y = bv+ε，其中y為中子產(chǎn)出率，b為比例系數(shù)，ε為誤差，獲得所述中子產(chǎn)出率；依據(jù)所述中子產(chǎn)出率獲得所述中子產(chǎn)額。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)電壓為中子發(fā)生器上次關(guān)機(jī)前的電壓。
7.—種中子產(chǎn)額檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括中子發(fā)生器，用于在預(yù)設(shè)電壓下發(fā)生中子；周圍物體，用于接收所述中子發(fā)生器發(fā)生的中子的轟擊，產(chǎn)生伽馬射線，所述周圍物體中至少包括反饋物；伽馬射線探測(cè)器，用于檢測(cè)所述中子轟擊所述周圍物體發(fā)出的特征伽馬射線，并將其轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)；通過數(shù)據(jù)線與所述伽馬射線探測(cè)器相連的多道分析器，用于將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)接口與所述多道分析器相連的處理器，用于按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，讀取所述存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，依據(jù)所述反饋物的特征伽馬射線能量分析出所述中子轟擊所述反饋物產(chǎn)生的特征伽馬射線計(jì)數(shù)，并利用中子產(chǎn)額與所述反饋物的特征伽馬計(jì)數(shù)的關(guān)系獲得中子產(chǎn)額。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括通過接口與所述伽馬探測(cè)器相連，通過數(shù)據(jù)線與所述多道分析器相連的放大器，用于將所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行放大后傳輸至所述多道分析器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中子產(chǎn)額檢測(cè)方法及系統(tǒng)，該方法包括接收中子發(fā)生器在預(yù)設(shè)電壓下發(fā)生的中子轟擊周圍物體產(chǎn)生的特征伽馬射線，周圍物體中至少包括反饋物，并將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)；將電脈沖信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，讀取存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，并依據(jù)反饋物的特征伽馬射線能量分析出中子轟擊反饋物產(chǎn)生的特征伽馬射線計(jì)數(shù)；利用中子產(chǎn)額與反饋物的特征伽馬計(jì)數(shù)的關(guān)系獲得中子產(chǎn)額。本發(fā)明公開的中子產(chǎn)額檢測(cè)方法，通過檢測(cè)反饋物的特征伽馬射線強(qiáng)度檢測(cè)中子產(chǎn)額，無需增加新的設(shè)備儀器，方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，整個(gè)檢測(cè)過程中無需使用中子探測(cè)器，降低了設(shè)備的成本，提高了反應(yīng)效果以及分析結(jié)果的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01T1/17GK102162857SQ201110004599
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者羅建文, 鄧智宏 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙開元儀器股份有限公司