核子秤与电子秤的对比

核子秤、电子秤的应用比较分析
一、两种秤的原理简述
１．１核子秤
核子秤利用物质吸收γ射线的原理而制成，核子秤的放射源CS137稳定地放射出γ射线，在秤体支架构成的平面内呈扇面照射，当物料从秤体支架中间穿过，γ射线一部分被物料吸收，其余部分穿透物料和皮带，穿透部分输出信号的大小，反映出输送带物料的多少。

γ射线穿透物料后，强度变化规律如下：
Ｎ＝Ｎ０ｅ－ｕｐ Ｆ／Ｓ
式中：ＵＰ—物料的质量吸收系数；Ｆ—输送机物料负荷；Ｓ—输送机皮带宽度；Ｎ０—无物料时探测器 电离室 处γ射线强度；Ｎ—有物料时探测器 电离室 处γ射线强度。

电离室传感器输出信号Ｕ１与γ射线强度成正比，因此有：Ｕ１＝Ｕ０ｅｕｐ Ｆ／ｓ
将式 １ 变换为：１ｎ Ｕ１／Ｕ０ ＝ｕｐ Ｆ／Ｓ，令ｋ１＝－Ｓ／ｕｐ称为物料标定系数，则有：Ｆ＝ｋｌ １ｎ Ｕ１／Ｕ０ 通过测量Ｕ１、Ｕ０，并通过标定确定ｋ１值，即可算出输送机皮带物料负荷Ｆ。

输送机皮带速度Ｖ可由测速装置测得。

因此，输送机皮带输送的物料瞬时流量Ｐ可由式 ３ 计算出：
Ｐ＝Ｆ Ｖ
由此可求得物料在一段生产时间里的累计值Ｗ：
Ｗ＝∫ＰｄｔＦ Ｖ Ｔ
式中：Ｆｉ—输送机皮带瞬时负荷；Ｖｉ—输送机皮带瞬时速度；Ｔ—采样周期；Ｎ—计算次数。

１．２电子皮带秤
在皮带中间位置的称重桥架是一种力传递装置，它把作用在桥架上的力传给称重传感器，传感器把压力ｐ转换为正比于物料重量的电
压信号输出。

电子皮带秤采用摩擦滚轮带动数字测速器 脉冲发生器 ，把正比于皮带速度的滚轮转速Ｖ，转变成脉冲信号。

测出皮带速度Ｖ 计量秤Ｖ为常数 。

电子皮带秤处理器接收来自压力传感器的重量信号ｑ与数字测速器的速度信号Ｖ后，通过ＣＰＵ模块运算，得出物料的瞬时流量，累计重量。

瞬时流量：
Ｑｎ＝ｑＶ
式中：Ｑｎ—瞬时流量；ｑ—单位长度上的重量，ｑ＝ｐ／１＝物料重量／测量段长度，物料重量Ｐ—ＡＤ码数 模数转换码 ×Ｋｐ，Ｋｐ为系数。

而单位时间内走过的距离，也就是电子皮带秤的速度：Ｖ＝Ｓ／Ｔ ｍｍ／ｓ
累计重量ｗ：
ｗ＝Ｑｎ ｔ ｄｔ…… …… …… ……
在一定时间对瞬时流量进行积分。

电子皮带秤重量和速度采样过程：当电子皮带秤运行时，在ｔ１时间内，脉冲发生器发出的脉冲数，代表皮带走过的距离Ｓ；当电子秤秤架有物料流过时，压力传感器输出０～２４ｍｖ正比于重量的电压信号，该信号经称重放大器放大处理为０～１０Ｖ的电压并经Ａ／Ｄ转换后送给ＣＰＵ进行运算，这样就完成一次重量和速度采样。

二、机械制造和安装
２．１核子秤
核子秤由支架、放射源、电离室、测速装置、计算机等组成。

并且在上、下皮带之间安装传感器处必须留有300～400ｍｍ的安装空间才能安装。

从机械安装及机械制造的角度上相比，核子秤制造简单，安装方便。

由于它与被测物料之间属于非接触式，所以可以安装于任何倾角的皮带机上，并且机械的精度等因素对其电气性能和精度影响不明显。

我们实践得知：核子秤的精度，主要决定于γ射线被物料吸收的
强度与通过的物料多少是否成线性化的正比关系，对于皮带跑偏等机械方面的变化对核子秤的精度几乎没有影响。

２．２电子皮带秤
电子皮带秤由皮带秤输送机、称重桥架、传感器、测速装置及仪表等部分组成。

从电子皮带秤的原理及实践应用中得知：其机械制造和安装水平会影响着秤的电气性能和测量精度。

因此安装时的工作要求较高，工作量较大，只能安装于<18度倾角的皮带机上。

由于电子秤采用的秤重形式及传感器的反应特性较核子秤传感器快很多，因此电子秤的计量精度明显高于核子秤。

三、日常维护
３．１核子秤
核子秤的调校方法，目前只有一种，就是实际物料标定或测试，目前还没有其它更简便的方法进行测试和标定，并且没有自动校秤功能。

核子秤长期稳定性比较好。

３．２电子皮带秤
电子秤的调校方法有多种方法，有实际物料标定、砝码标定、链码标定等。

目前常用的方法是砝码和物料标定，它有自动校秤功能，可以先用自动进行校秤。

测试后进行人工调校修改即可。

四、两种秤的优缺点对比
４．１核子秤优点：
１、 核子秤是属于非接触式的在线测量设备，所以皮带输送机的机械性能对它几乎没有影响，可以安装于任何倾角的皮带输送机上；２、 核子秤对皮带的要求不高，皮带的张力、跑偏等不影响核子秤的精度和稳定性；
３、 维护简单，调校周期长。

在使用时用实物标定 及确定物料
吸收系数ｋ１ 后，平时维护仅需要自动调零即可，每次调零仅需按
下调整零点操作键，３分钟后自动算出新的零点值。

并且调零作用明显，即经过调零，基本上就能达到精度要求；
４、 结构简单，安装方便，备件消耗少。

核子秤采用放射性同位
素CS137，半衰期为30年，无需更换。

电离室若无机械性破坏，一
般情况下５年不需更换。

5、测量误差：小于±1%
缺点：
１、料物理性质变化的对秤的精度有一定影响，物理特性变化不大，秤的精度才得到稳定；
２、安装调试标定只能采用实物标定。

需要５０0ｋｇ以上的物料，标定复杂，操作上需要分大流量 额定流量的１００％ 、中流
量 额定流量的５０％ 、小流量 额定流量的２５％ 来标定，
耗力大，耗时长。

３、放射源申办繁琐，并且需要花一定费用。

４．２电子皮带秤优点：
１、 14型电子秤由于采用悬浮式称重，所以一些机械因素 机械磨损、皮带跑偏等 对秤的影响不大；
２、传感器容量大、稳定性好、不易损坏；计量精度高；抗侧向力、抗水平分力性能好
３、静态调校简单，一般情况下只需作除皮调零 ，就可达到精度要求；４、14型电子结构简单、不易损坏。

５、测量误差：小于±0.25%
缺点：
安装要求比较高，秤体与周围物体不能有力的连接，并且要求四个传感器受力要平衡，否则会影响称重精度；
五、结论
综上分析，两种秤各有优缺点，通过维护都可以达到生产使用要求。

相比较而言，电子秤的精度比核子秤要高，但维护要求相对高一些。

六、ICS—17J矿用隔爆兼本安型电子秤的功能及特点
1．Windows汉字平台与先进的系统软件，全汉化操作、直观、一点就通，软件采用B/S结构，具有网络浏览功能，可集
成到矿井综合自动化平台上。

2．彩色柱状图形结合数据显示，形象直观的反映了皮带上的实时出煤量及总量。

3．丰富灵活的报表功能，能够自动生成并打印，且能对班产量、日、月、年产量进行多种统计查询。

4．生产效率分析功能，系统在完成计量数据处理的同时,能对皮带机输送效率进行统计处理，在生成各种报表的同时，
将当天的出煤量绘制成曲线图，为管理者分析生产效率提
供依据。

5．维护人员无需亲临现场即可完成对电子秤的日常标校及其管理。

6．具有通讯中断及断电状态的自动报警功能。

7．掉电数据保护，上电自动进入测量状态。

8．可靠的自定义加密，非授权者无法介入系统。

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1．远程即时服务功能：基于网络技术的创新应用，我公司最新推出网络即时服务，您只需将系统接口接入电话线后，拔通斯凯
尔服务热线，系统状态就会传到斯凯尔服务器，斯凯尔工程师
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2．特殊的电源隔离、滤波技术：由斯凯尔工程师经多年研制，专门为电子秤设计的专用电源能适应工业现场的强电干扰，
瞬间抗冲击高于4000伏，两倍于国家标准，并适应交流
85~265伏的超宽范围供电电压，无需人工调整。

3、下位机变送器模式设计，具有模块化高集成度结构，内含
数据处理模块，通讯模块及专用电源模块，结构合理，性能可靠。

具有计量数据处理和存储功能，通讯线路中断不影响计量的正常进行，通讯距离可达30公里。

北京市煤炭矿用机电设备技术开发公司
2009-3-11。