γ射线检测在箕斗卸载中的应用研究

摘要

多绳摩擦箕斗提升机，是矿井开采关键设备，提升机安全可靠的运行历来得到人们的重视。而箕斗的卸载状态对提升机的安全运行有很大影响。箕斗卸载有曲轨自动卸载和立式闸门气动、液动卸载，由于井筒截面的限制，箕斗通常为一个横截面较小的长方体容器，大容量箕斗长度尺寸更大。无论是曲轨卸载还是动力卸载，在箕斗卸载过程中由于箕斗的结构特点和提运煤炭物料粒(块)度、所含水分的变化，有时会发生箕斗内煤炭堵塞、卸料不净，出现重斗下放的提升工况，重斗下放，减速制动或安全制动时，最容易出现打滑，造成事故。提升系统的事故，通常都是灾难性的。这种事故的产生，将会严重影响安全生产。鉴于此，使用动力卸载箕斗提升系统的煤矿，提升过程中，装卸载主要靠人工观察操作，可靠性直接受人的工作状况、精神状态等主观因素的影响，易造成负载未卸完的现象，从而造成提升机重力下放的运行状态。因此，实现装卸载设备的自动化监测是很必要和现实的。 本文介绍了γ射线料位计在监测箕斗卸载中的应用。在对γ射线检测物料料位机理和γ射线计数原理研究的基础上，确定了箕斗卸载检测系统的设计方案；在实验室里，通过一系列的相关实验，确定了检测系统中甄别器的阈值电压及相关参数，实现了检测系统的硬件设计和软件设计，在实验室内对γ射线检测系统进行测试，结果表明，用γ射线检测法，能够真实准确地检测箕斗的卸载状态，具有测量精度高、抗干扰性能好、成本低、操作简便等特点。 本设计的监测系统主要是由上位机和下位机两部分组成。上位机采用PC机实现，下位机采用PLC来实现。本检测系统以Windows为开发平台，以面向对象的编程工具Visual Basic 6.0为开发工具，实现了整个系统的软件编程。利用VB 6.0作为软件的编程环境，实现了箕斗卸载实时数据的采集、实时曲线和历史曲线的绘制，完成了对箕斗卸载状态的检测。 本系统具有界面友好、操作简单、人机交互性能好、自动化程度高等特点，具有广阔的使用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的提出

1.1.1矿井提升系统介绍

1.1.2箕斗重斗下放的危害

1.2课题研究的背景及意义

1.3国内外研究动态

1.4课题研究的内容

第二章系统检测方案的确定

2.1箕斗卸载检测的特点

2.2几种测量方法的比较

2.2.1超声波传感器

2.2.2电容式传感器

2.2.3称重式传感器

2.2.4 γ射线检测仪

2.3检测方案的确定

2.3.1通过密度直接判断箕斗卸载状态

2.3.2通过密度和质量来判断箕斗卸载状态

2.3.3通过密度和卸载时间来判断箕斗卸载状态

第三章γ射线检测的理论研究

3.1射线式传感器相关知识介绍

3.1.1核辐射

3.1.2射线式传感器

3.1.3放射性辐射的防护

3.2煤密度的表示形式

3.3煤的组成及特征参数

3.4 γ射线的工业应用

3.5利用γ射线检测的基本原理

3.5.1密度测量原理

3.5.2密度公式的确定

3.5.3密度公式参数μ的确定

3.5.4在箕斗卸载检测中密度公式的应用

3.6实验过程和数据分析

第四章检测系统的原理及设计

4.1光子计数原理

4.1.1光电倍增管的噪声性能

4.1.2光子发射的泊松分布

4.1.3光电子脉冲堆积效应

4.2光子计数器

4.2.1光电探测器

4.2.2前置放大器

4.2.3甄别器

4.2.4计数方式

4.3系统的抗干扰设计

4.3.1干扰源分析

4.3.2光电耦合隔离措施

4.3.3光电耦合器的选择

第五章检测系统的硬件设计

5.1检测系统硬件组成

5.2主要硬件设备介绍

5.2.1放射源

5.2.2探测器

5.2.3光电隔离电路板

5.2.4 PCL-836计数卡

5.2.5信号调理与整形电路

5.2.6门控信号的设定

第六章检测系统的软件开发

6.1上位机选型

6.2软件组成

6.3软件开发工具

6.3.1Visual Basic的发展

6.3.2Visual Basic的特点

6.4系统界面设计

6.4.1界面设计的基本原则及使用方法

6.4.2程序界面的设计

6.5系统程序设计

第七章结论

7.1结论分析

7.2问题分析

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文