DD159816A1

DD159816A1 - Verfahren und vorrichtung zur schichtdickenunabhaengigen gehaltsbestimmung an schuettguetern

Info

Publication number: DD159816A1
Application number: DD23093081A
Authority: DD
Inventors: Hans-Wolf Thuemmel
Original assignee: Thuemmel Hans Wolf
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1981-06-19
Publication date: 1983-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein radiometrisches Verfahren und Vorrichtungen zur schichtdickenunabhaengigen Gehaltsbestimmung an Schuettguetern auf Transportbaendern, insbesondere zur Aschegehaltsbestimmung von Braunkohlen, unter Anwendung der Vorwaertsstreuung von Quantenstrahlung mit grossen Messbereich. Sie loest die Aufgabe, den Einfluss von Dickenschwankungen auf die Eichkurven zu beseitigen. Das wird erreicht, indem bei jedem Messzyklus zusaetzlich und unabhaengig die Schichtdicke bestimmt und die zu dieser Schichtdicke gehoerige aktuelle Eichkurve aus der vorher ermittelten Eichkurvenschar ausgewaehlt und zur Auswertung herangezogen wird.

Description

_ A _

Erfinder: Dr. se. Thümmel, Hans-Wolf

Verfahren und Vorrichtung zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein radibmetrisches Verfahren und Vorrichtungen zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern, insbesondere zur schichtdiekenunabhängigen Aschegehaltsbestimmung von Braunkohlen, unter Anwendung der Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung mit großem Gehaltsmeßbereich. .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Unter den für. Gehaltsbestimmungen an Schüttgütern auf Transportbändern geeigneten radiometrischen Verfahren-unter Anwendung von Quantenstrahlung ist in neuerer Zeit das Verfahren der Vorwärt.sst reuung ausgearbeitet worden« Dabei wird zwischen den Detektor und die Strahlenquelle eine Blende gebracht, die den direkten Eintritt des Strahlenbündels in den Detektor praktisch vollständig verhindert. In den Detektor können nur die Gairanaquänten einfallen, die im Volumen des Meßgutes so _f gestreut werden, daß sie die Blende "umgehen". Durch Einstellung einer geeigneten Meßgeometrie kann eine weitgehende Unabhängigkeit der Zählrate von der Schichtdicke des Meßgutes erzielt werden (A. M. Onischenko u. a., Koks i chimia 1980, Heft 4, S. 7/10; A* M..Onischenko u_o a., Patent UdSSR Mr.. 507 773 (1976);. A. M. Onischenko und. P. I* Grabov, Koks i

~2- ^a υ ^ j u L·

chimia'i979j Heft ΊΟ, S. 7/15)· Bei einer Schichtdicke von 200 ram kann "beispielsweise eine Schwankung der Dicke um-+ 30 mm_: zugelassen werden, ohne daß die Zählratenschwankungen i % übersteigen. Bei einer einfachen Transmissions-Meßstrecke würden dabei. Zählratenänderungen um. einen Faktor von .2 bis 3 auftreten»

Das Verfahren der Vorwärtsstreuung eliminiert den Einfluß der Schichtdicke auf die Zählrate I, hat aber trotzdem eine schichtdickenabhängige Empfindlichkeit, da die Steigung der Eichkurve als Funktion des Gehaltes c des zu bestimmenden Stoffes in der Matrix, d. h. S = dl/dc, dickenabhängig bleibte Das äußert sich darin, daß nur für eine ganz bestimmte mittlere Konzentration c eine minimale Dickenabhängigkeit der Zählraten durch Wahl einer geeigneten Streugeometrie einstellbar isto Für kleinere (c_) oder größere (c₊) Konzentrationen tritt.eine steigende oder fallende Abhängigkeit der Zählrate von der Schichtdicke auf. Das wird durch die Figur 1 illustriert« .

Die Konsequenz davon ist, daß im Dickenbereich von x__ bis X₊, in dem für den Gehalt ο die Dickenunabhängigkeit der Zählrate eingestellt werden kann, für jede aktuelle Schichtdicke *x eine Eichkurve mit anderer Steigung gilt·

Die für die Mitte (x) sowie für die beiden Grenzen (x__ und χ ) eines Dickenbereiches, für den die Zählratenunabhängigkeit von der Schichtdicke für die Konzentration c eingestellt wurde, gemessenen Eichkurven schneiden sich für alle Dicken X^ = const in einem Punkte (siehe Figur 2). Der für c auftretende Meßfehler ist durch die Zählstatistik, durch Eichanalysen uswo gegeben, aber nicht durch Dickenschwankungen vergrößert. Für andere Konzentrationen.(c 4 c) tritt jedoch ein zusätzlicher systematischer Fehler auf., der proportional der Differenz zwischen der gemessenen Konzentration c und der mittleren Konzentration c ist. Dieser Fehler kann auf zwei Weisen entstehen*

-3- COUOOV C

1. Wenn unter Nichtbeachtung dieses Einflusses bei der Eichung der Meßstrecke "bei unterschiedlichen Dicken χ im Bereich x__ < .x <C x gemessen wird. Pur eine konstante Konzentration c^ 4 c wird dann eine Zählrate zwischen I (c^, x_) und I. (c. ₉ χ ) gemessen. Bei unterschiedlichen Konzentrationen c wird also der gesamte Bereich zv-zischen den "beiden für x_ und χ geltenden'Eichkurven mit Eichwerten telegt«

2« Die Eichung erfolgt "bei konstanter Dicke, z, B. "bei x_e . Es wird eine einzige Eichkurve erhalten. Diese gilt a"ber nicht für die Auswertung von Messungen bei anderen Dicken: vielmehr entstehen Mißweisungen. Bei einer Dicke x, wird &. B₀ statt der tatsächlichen Konzentration, die für χ gemessen würde, die Konzentration "bei der Dicke x> aus der Eichkurve abgelesen» Die Mißweisungen,, die bei zulässigen Dickenschwankungen zwischen "x und x, auftreten, können etwa 40 %> der Abweichung des Gehaltswertes vom mittleren Gehalt, für den die Dickenunabhängigkeit eingestellt wird, betragen« . _;

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die obengenannten Störein*-· flüsse zu beseitigen.»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht-darin, ein radiometrisches Verfahren und Vorrichtungen zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimimmg an Schüttgütern auf Transportbändern zu entwickeln, mit denen der Einfluß von Dickenschwankungen auf ' die Eichkurven beseitigt werden kann«

Das erfindungsgemäße radiometrische Verfahren zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern -.unter Anwendung der Vorwärtsstreuung von

Quantenstrahlung ist dadurch charakterisiert, daß "bei jedem Meßzyklus zusätzlich die Schichtdicke "bestimmt und die zu dieser Schichtdicke gehörige aktuelle Eichkurve aus der vorher ermittelten Eichkurvenschar ausgewählt und zur Auswertung her-' angezogen wird« · .

Die Eichkurvenschar hat im einfachsten (linearen) Pall die Form

I (c, x) - α (χ) · (ο - c) + I (c) mit

Die aktuelle Schichtdicke 3c wird in der Steigung et (x) = I (χ» Q-) ~ I Cx₉ o)

der zugehörigen Eichkurve "berücksichtigt*

Das erfindungsgemäße Yerfahren "besteht somit aus der Kombination der Messung einer Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung mit einer Dickenmessung, z. B«, durch Transmission von Gammastrahlung, sowie der dazugehörigen Ausvrertung, die darin "besteht, die die Schichtdicke "beschreibende Anzeigegröße (Zählrate) unter Benutzung der zugehörigen Eichkurve mit der Anzeigegröße (Zählrate) der Vorwärtsstreuung zu verknüpfen, so daß ein korrigierter Meßwert erhalten wird.

Die "bei Schüttgütern außer- den Dickenschwankungen außerdem noch auftretenden DichteSchwankungen sind im allgemeinen so gering (+ 5 $), äa,ß ungeachtet dieser Dichtesohwankungen Dickenmessungen mit ausreichender Genauigkeit erfolgen können«

Die Vorrichtungen, zur sohichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern "bestehen aus der Kombination einer Vorwärtsstreu-Meßstrecke mit einem Meßfühler für die Schichtdicke und einer elektronischen Auswerteeinrichtung, zi B* einem Mikroprozessor..Als Meßfühler für die

- 5 - £'ö U Zf O U *.

Schichtdicke eignen sich Verschiedene Meßeinrichtungen. Eine erste Möglichkeit stellt z. B. ein Sohleifkontaktgeber dar, der mit der Meßgutoberfläche in Berührung steht. Dabei wird über ein Potentiometer .ein zur Dicke des Meßgutes proportionales Signal abgegriffen» Eine zweite Variante für die Dikkenmessung besteht in der Anwendung einer an sich bekannten Gamma-Transraissions-Meßstrecke· Eine dritte Möglichkeit beruht auf dem Rückstreuverfahren unter Ausnutzung der Abhängigkeit des Meßsignals vom Abstand zwischen Meßgutoberfläche und Sonde, z· B. unter Ausnutzung von Quantenstrahlung, Betastrahlung oder auch Ultraschalle

Die Vorwärtsstreu-Meßstrecke liefert den nichtkorrigierten Gehalt der durchstrahlten Schicht, die zusätzliche Meßstrecke die aktuelle Schichtdicke· Beide Meßgrößen werden in der elektronischen Auswerteeinrichtung, die die vorher experimentell ermittelte Eichkurvenschar in geeigneter Weise, s„ B, in Form einer mathematischen Gleichung, enthält, verknüpft, so daß ein korrigierter Wert für den Gehalt angezeigt wird₀

Die von den Korrekturmeßstrecken abgegebenen Signale sind im allgemeinen keine lineare Punktion der Schichtdicke x«. Der exakte funktioneile'Zusammenhang ergibt sich aus Eichmessungen· Die Linearisierung des Meßsignals bezüglich der Schichtdicke kann durch Widerstandsnetzwerke oder einfacher mit Hilfe der elektronischen Auswerteeinrichtung, also z· B* des Mikrorechners, selbst vorgenommen werden. Die Erfassung und Verknüpfung der beiden Signale muß in so kurzen Zeitabständen erfolgen, daß sich während der Zeit zwischen den Messungen die Schichtdicke jeweils nur so wenig ändert, daß ein vorgegebener Fehler (Mißweisung) nicht überschritten wird,

Ausführungsbeispiel .. . .

Figur 3 zeigt die Kombination einer Vorwärtsstreu-Meßstrecke mit einem Schleifkontaktgeber·

Die Vorwärtsstreu—'Meßstrecke besteht aus einer Strahlungs—

quelle 1 (Amerizium~241 ) in einem Arbeitsbehälter 2 mit einem einstellbaren Öffnungswinkel 3 für die Quantenstrahlung, aus dem Detektor 7 für die Quantenstrahlung, vor dem sich eine Meßblende 6 "befindet, und aus der für den Detektor erforder~ liehen Elektronik 8. Zur Korrekturraeßstrecke gehören.ein Schleifkontaktgeber 9, e.in Potentiometer 10 und eine Versorgungseinheit 11. Zur Gesamtvorrichtung gehören außerdem ein Mikrorechner 12 und ein Anzeigegerät 13.

Die "beschriebene Vorrichtung wird an einem Transportband 4, auf dem sich Braunkohle 5 als Schüttgut befindet, zur Aschegehaltsbestimmung der Braunkohle eingesetzt» Die von der Strahlenquelle 1 ausgehende Quantenstrahlung (Energie 60 keV) durchdringt das Transportband 4 sowie die Kohleschicht 5 und trifft nach Ausblendung durch die Blende 6 auf den Detektor 7, der die Quantenstrahlung in Verbindung mit der Elektronik

8 in ein Signal umwandelt, das den Aschegehalt der durchstrahlten Kohleschicht kennzeichnet. Der Schleifkontaktgeber

9 ist auf geeignete Weise mit dem Potentiometer 10 verbunden, so daß vom Potentiometer 10 ein der Schichtdicke entsprechendes analoges Signal,.z_e B, ein Bruchteil der Versorgungsspannung aus der Versorgungseinheit 11, als Ausgangssignal zur Verfugung steht» Dieses Signal wird dem Mikrorechner 12 zuge~ führt, dort bezüglich der Dickenabhängigkeit linearisiert und mit dem Meßsignal für die Asche der Vorwärtsstreu-Meßstrecke verknüpft, so daß am Anzeigegerät 13 ein auf Dickenschwankun~ gen korrigierter Meßwert zur Verfügung steht·

Claims

Erfindungsanspruoh

1. Radiorcetrisches Verfahren zur schichtdickenunabhängigen Gehalt sbeStimmung, an Schüttgütern auf Transportbändern unter
Anwendung der Vorwärtsstretfung von Quantenstrahlung, dadurc' gekennzeichnet, daß "bei jedem Meßzyklus unabhängig von der
Vorwärtsstreuung zusätzlich die Schichtdicke "bestimmt und d: zu dieser Schichtdicke gehörige aktuelle Eichkurve aus der
vorher ermittelten Eichkurvenschar ausgewählt und zur Auswe: tung herangezogen wird.

2β Vorrichtung zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern, dadurch gekennzeichne· daß eine Vorwärtsstreu-Meßstrecke fair Quantenstrahlung mit
einem Meßfühler für die Schichtdicke und mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung, die die experimentell ermittel· Eichkurvenschar in geeigneter Weise enthält, kombiniert ist

3» Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Meßfühler für die Schichtdicke ein Sohleifkontaktgeber in
Verbindung mit einem Potentiometer eingesetzt ist.
4. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Meßfühler für die Schichtdicke eine Gamma-Transmissions-Meßstrecke dient.

5·. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Meßfühler für die Schichtdicke eine Rückstreu-Meßstrecke
eingesetzt ist·

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen