Gamma仪表密度测量及其误差估计
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对应的密度误差为：
５Ｗ ５ ｓ
丽 ×１ｇ ｃ３ １ｇｃ３＝ ． ５ｇ一３ （２ ／ －． ／ ） ０ ０５／ ． ｍ Ｏ ｍ ０
探棒温度稳定性误差为Ｏ１ ． ％×Ｎ
１ 。Ｇａ ｍｍａ 放射 源
Ｇ ｍｍ 放射源有Ｃ 和Ｃ 。 ａ ａ ｓ ０。 两种， Ｃ∞ ０ 放射源的活度更高，适用于壁厚比 较大的场合， 其缺点是半衰期比较短， 只
１ 放射源活度对测量误差的影响
图２ 密受 量 系统实物 图
为了减少总体误差，可通过提高放 首先 ， 放射源的放射性存在统计误 差， 因此探棒的测量脉冲数Ｎ 存在统计误 差，其符合正态分布。方差 ａ与当前测 量脉冲数的关系如式 （） ３ 所示：
二 Ｇ ｍｍ 测量 系统的组成 ａ ａ
Ｇａ ｍｍａ 射线是一种 以光速传播并
尸＝
携带能量的高频电磁波。通常用于测量
领域 的放射源为 Ｃ 和 Ｃ ，这两种 Ｓ ０
整个 Ｇａ ｍｍａ 测量 系统 由放射 源、 被测过程和探棒３ 部分组成， 其中放射源 和探棒由仪表供应商提供，而被测过程
０１ × ０ ０ ＝ ０ 对应的密度误 ． ％ ２００ ２。
差 为：
２ｃｓ ｐ ０
× １ ｇ／ｍ３ ０ 一 ：。 。 ｇ ｃ （． ｃ －１ ｇ／ ） 。 ／ ２
．
综 合 统 计 误 差 与 探 棒 温 度
稳 定 性 误 差， 得 出 总 体 误 差 为 ００ ５ ＋ ．０ ＝ ．０ ５ ／ 。该 误 差 ． ５ ０ ２ ０ ７ｇｃ ０ ０ ０ ｍ。
∞ 一
。 ０ ． 。 ．
０
州 ｊｊ 越ｊ
—…
一
传惑器与 仪器仪表
Ｇ 仪表密度测量 ｍａ ａ ｍ 及其误差估计 张 伟
Ｇａ式 是 非 ａ， 仪 接测测 ｍ 量种 触 一 ｍ 量
表放置在罐体或 者管道外 部。因此Ｇａ ｍｍａ 测量可以 ≥１ Ｏ ｕ ｖｈ ａ ０ ／，Ｇ ｍｍａ Ｓ 仪
ＮＯ Ｆ ｉ Ｃ （） １
等， 本文着重介绍Ｇ ｍｍ 仪表应用于密 ａ ａ
度测量。
（） ２ 尽量缩短暴露于Ｇａ ｍｍａ 射线的
时间；
（） ３尽量延长与放射源之间的距离。
一
Ｐ ｄ 、 、Ｐ、 、 ｉ Ａ Ｆ之间的关系如式（） ２
所 示
Hale Waihona Puke Ｇ ｍｍ 射线基本知识 ａ ａ
有５３ ．年；而ＣＳ 侣 的半衰期为３ 年。密 ３ 度测量一般使用的是Ｃ 侣放射源。 ｓ
不满足００ １～０ ０ ｇｃ 的密度测量 ． ０ ． ３ ／ｍ。 ０
２ ．Ｇａ ｍｍａ 探棒
Ｇａ ｍｍａ 探棒主要由闪烁物、光电
误差要求。
信增管等元件组成， 其工作原理是 ： 首先
ｇ ｍｍａ ａ 射线进入闪烁物并产生闪光， 光 电阴极把这些闪光转化为电子的高速运 动，随后光电倍增管（ｈｔｍ ｌ ｌ 把 ｐ ｏ ｕｉｉ） ｏ ｔ ｅ ｐ ｒ 这些电子运动转化为一个一个的电压脉 冲。市场上主要使用的闪烁物有Ｐ Ｔ Ｖ 塑 料和Ｎ ｌ ａ晶体。 由于探棒 中闪烁棒的灵敏性受温度
１１・ ２００８
嘲髅 鹈 黧 黼
Ｇｍ ａ ａ ｍ 仪表密度测量及其误差估计
由式 （） ２可知， 对于密度测量来说， ｄ 不变， 被测介质密度 ｐ变化， 因而导致 吸收系数 Ｆ 的变化，进而影响剂量率Ｆ 。 ｉ
的变化， 导致测量脉冲数Ｎ的变化。
＝
传感 仪 表 器与 器仪
如图 ７ 所示， 活度为Ｐ 的放射源发射
表放射源源盒周围的剂量率
≤ ３ ｕＳ『 。 ＼ｈ ／
为了减少Ｇ ｍｍａ ａ 射线 的剂量率，可以使用３ 种措
施： （） １与放射源 之间放置
很好地替代传统测量方式， 广泛地应用于高温、高压、
Ｇ ｍｍａ ａ 射线穿过厚度为ｄ 、密度为 ｐ的 挡体后， 抵达探棒处的剂量率为Ｆ， ｉ 探棒
Ｋ：１ ２。 ３．
同位 素通过 原子的 自发衰减而 发射 出
Ｇ ｍｍ 电磁波。Ｇ ｍｍａ ａ ａ ａ 放射源所发射
的能量大小用“ 活度”（ ｃ ｊｉ ） ａ ｔ ｛ 这个参 Ｖｙ
数表征。 单位为ｍＣｉ ｑ 而接受方所 或Ｂ ；
含的介质。不管是物位测量还是密度测
摄取的能量大小用“ 剂量率”（ｏｅｒｔ） ｄ ｓ ｅ ａ
这个参数表征， 单位为 ［ ｖｈ。 ｕ ／］ Ｓ
Ｇａ ｍｍａ 射线会破坏人体 中的细胞 结构 ， 诱发癌症和细胞突变。必须控制人
体Ｇａ ｍａ ｏ ｒ 射线摄入量以保证人体健康。
测量脉 冲数 Ｎｃ ｓ ［ｐ 】
这里举几个例子： 在德国每人平均摄入 的Ｇ ｍ ａ ａ ｍ 剂量率为０４ Ｓ ／， ， Ｌ ｖｈ 自然界 ６Ｊ 天然剂量率为０ ５ｕＳ ／ ， ． ｖ ｈ 飞机上的剂 ０ 量率约为６ ｕ ｖ ， ／ 医院Ｘ ｒｙ Ｓｈ —ａ 的剂量率 图 １ Ｇａ ；ｉ 型 ｍｍａ 量模
的测量脉冲数为Ｎ 。
高磨损、高黏度、高毒性等
领域的连续物位测量、 限位 测量、 密度测量、 界面测量 本文 作 佑 生 第一 者张 先
高密度的掩蔽物 （ 石墨、钢 铁、 混凝土等 ） ；
探棒的测量脉冲数Ｎ与剂量率Ｆ 之 ｊ 间的关系如式（） １所示，成正比例关系。 其比例系数与探棒种类及长度有关。
关键词：Ｇ ｍｍ 放射源 Ｇ ｍ 探棒 ａ ａ ａ ｍａ
误差估计 泥浆密度测量
张伟先生， 上海恩德斯豪斯自 动化设备有限公司
分析仪表技术工程师； 袁梦琦先生 ， 服务总监。
量， 其测量原理都是基于被测介质密度 变化引起 Ｇａ ｍｍａ 射线吸收系数的变化。
Ｇ ｍｍａ ａ 射线吸收系数的数学描述如下。
是指用户设备（ 罐体或管道） 及其内部所
式 中，距离系数Ｆ ＝ Ａ ；吸收系数 ａ
Ｆ＝ （ ｓｅ 对于Ｃ 侣 放射源 ， ： ． ６ ； ｓ ｕ ００ １ ０ 对 于 Ｃｏ。 射 源 ，ｕ＝ ． ４ ） 放 ０ ０ ３；对 于 ０ Ｃ 他放射源， ＝ ． ； ｓ Ｋ ３５ 对于Ｃ 。 ５ ｏ。 放射源 ，
５Ｗ ５ ｓ
丽 ×１ｇ ｃ３ １ｇｃ３＝ ． ５ｇ一３ （２ ／ －． ／ ） ０ ０５／ ． ｍ Ｏ ｍ ０
探棒温度稳定性误差为Ｏ１ ． ％×Ｎ
１ 。Ｇａ ｍｍａ 放射 源
Ｇ ｍｍ 放射源有Ｃ 和Ｃ 。 ａ ａ ｓ ０。 两种， Ｃ∞ ０ 放射源的活度更高，适用于壁厚比 较大的场合， 其缺点是半衰期比较短， 只
１ 放射源活度对测量误差的影响
图２ 密受 量 系统实物 图
为了减少总体误差，可通过提高放 首先 ， 放射源的放射性存在统计误 差， 因此探棒的测量脉冲数Ｎ 存在统计误 差，其符合正态分布。方差 ａ与当前测 量脉冲数的关系如式 （） ３ 所示：
二 Ｇ ｍｍ 测量 系统的组成 ａ ａ
Ｇａ ｍｍａ 射线是一种 以光速传播并
尸＝
携带能量的高频电磁波。通常用于测量
领域 的放射源为 Ｃ 和 Ｃ ，这两种 Ｓ ０
整个 Ｇａ ｍｍａ 测量 系统 由放射 源、 被测过程和探棒３ 部分组成， 其中放射源 和探棒由仪表供应商提供，而被测过程
０１ × ０ ０ ＝ ０ 对应的密度误 ． ％ ２００ ２。
差 为：
２ｃｓ ｐ ０
× １ ｇ／ｍ３ ０ 一 ：。 。 ｇ ｃ （． ｃ －１ ｇ／ ） 。 ／ ２
．
综 合 统 计 误 差 与 探 棒 温 度
稳 定 性 误 差， 得 出 总 体 误 差 为 ００ ５ ＋ ．０ ＝ ．０ ５ ／ 。该 误 差 ． ５ ０ ２ ０ ７ｇｃ ０ ０ ０ ｍ。
∞ 一
。 ０ ． 。 ．
０
州 ｊｊ 越ｊ
—…
一
传惑器与 仪器仪表
Ｇ 仪表密度测量 ｍａ ａ ｍ 及其误差估计 张 伟
Ｇａ式 是 非 ａ， 仪 接测测 ｍ 量种 触 一 ｍ 量
表放置在罐体或 者管道外 部。因此Ｇａ ｍｍａ 测量可以 ≥１ Ｏ ｕ ｖｈ ａ ０ ／，Ｇ ｍｍａ Ｓ 仪
ＮＯ Ｆ ｉ Ｃ （） １
等， 本文着重介绍Ｇ ｍｍ 仪表应用于密 ａ ａ
度测量。
（） ２ 尽量缩短暴露于Ｇａ ｍｍａ 射线的
时间；
（） ３尽量延长与放射源之间的距离。
一
Ｐ ｄ 、 、Ｐ、 、 ｉ Ａ Ｆ之间的关系如式（） ２
所 示
Hale Waihona Puke Ｇ ｍｍ 射线基本知识 ａ ａ
有５３ ．年；而ＣＳ 侣 的半衰期为３ 年。密 ３ 度测量一般使用的是Ｃ 侣放射源。 ｓ
不满足００ １～０ ０ ｇｃ 的密度测量 ． ０ ． ３ ／ｍ。 ０
２ ．Ｇａ ｍｍａ 探棒
Ｇａ ｍｍａ 探棒主要由闪烁物、光电
误差要求。
信增管等元件组成， 其工作原理是 ： 首先
ｇ ｍｍａ ａ 射线进入闪烁物并产生闪光， 光 电阴极把这些闪光转化为电子的高速运 动，随后光电倍增管（ｈｔｍ ｌ ｌ 把 ｐ ｏ ｕｉｉ） ｏ ｔ ｅ ｐ ｒ 这些电子运动转化为一个一个的电压脉 冲。市场上主要使用的闪烁物有Ｐ Ｔ Ｖ 塑 料和Ｎ ｌ ａ晶体。 由于探棒 中闪烁棒的灵敏性受温度
１１・ ２００８
嘲髅 鹈 黧 黼
Ｇｍ ａ ａ ｍ 仪表密度测量及其误差估计
由式 （） ２可知， 对于密度测量来说， ｄ 不变， 被测介质密度 ｐ变化， 因而导致 吸收系数 Ｆ 的变化，进而影响剂量率Ｆ 。 ｉ
的变化， 导致测量脉冲数Ｎ的变化。
＝
传感 仪 表 器与 器仪
如图 ７ 所示， 活度为Ｐ 的放射源发射
表放射源源盒周围的剂量率
≤ ３ ｕＳ『 。 ＼ｈ ／
为了减少Ｇ ｍｍａ ａ 射线 的剂量率，可以使用３ 种措
施： （） １与放射源 之间放置
很好地替代传统测量方式， 广泛地应用于高温、高压、
Ｇ ｍｍａ ａ 射线穿过厚度为ｄ 、密度为 ｐ的 挡体后， 抵达探棒处的剂量率为Ｆ， ｉ 探棒
Ｋ：１ ２。 ３．
同位 素通过 原子的 自发衰减而 发射 出
Ｇ ｍｍ 电磁波。Ｇ ｍｍａ ａ ａ ａ 放射源所发射
的能量大小用“ 活度”（ ｃ ｊｉ ） ａ ｔ ｛ 这个参 Ｖｙ
数表征。 单位为ｍＣｉ ｑ 而接受方所 或Ｂ ；
含的介质。不管是物位测量还是密度测
摄取的能量大小用“ 剂量率”（ｏｅｒｔ） ｄ ｓ ｅ ａ
这个参数表征， 单位为 ［ ｖｈ。 ｕ ／］ Ｓ
Ｇａ ｍｍａ 射线会破坏人体 中的细胞 结构 ， 诱发癌症和细胞突变。必须控制人
体Ｇａ ｍａ ｏ ｒ 射线摄入量以保证人体健康。
测量脉 冲数 Ｎｃ ｓ ［ｐ 】
这里举几个例子： 在德国每人平均摄入 的Ｇ ｍ ａ ａ ｍ 剂量率为０４ Ｓ ／， ， Ｌ ｖｈ 自然界 ６Ｊ 天然剂量率为０ ５ｕＳ ／ ， ． ｖ ｈ 飞机上的剂 ０ 量率约为６ ｕ ｖ ， ／ 医院Ｘ ｒｙ Ｓｈ —ａ 的剂量率 图 １ Ｇａ ；ｉ 型 ｍｍａ 量模
的测量脉冲数为Ｎ 。
高磨损、高黏度、高毒性等
领域的连续物位测量、 限位 测量、 密度测量、 界面测量 本文 作 佑 生 第一 者张 先
高密度的掩蔽物 （ 石墨、钢 铁、 混凝土等 ） ；
探棒的测量脉冲数Ｎ与剂量率Ｆ 之 ｊ 间的关系如式（） １所示，成正比例关系。 其比例系数与探棒种类及长度有关。
关键词：Ｇ ｍｍ 放射源 Ｇ ｍ 探棒 ａ ａ ａ ｍａ
误差估计 泥浆密度测量
张伟先生， 上海恩德斯豪斯自 动化设备有限公司
分析仪表技术工程师； 袁梦琦先生 ， 服务总监。
量， 其测量原理都是基于被测介质密度 变化引起 Ｇａ ｍｍａ 射线吸收系数的变化。
Ｇ ｍｍａ ａ 射线吸收系数的数学描述如下。
是指用户设备（ 罐体或管道） 及其内部所
式 中，距离系数Ｆ ＝ Ａ ；吸收系数 ａ
Ｆ＝ （ ｓｅ 对于Ｃ 侣 放射源 ， ： ． ６ ； ｓ ｕ ００ １ ０ 对 于 Ｃｏ。 射 源 ，ｕ＝ ． ４ ） 放 ０ ０ ３；对 于 ０ Ｃ 他放射源， ＝ ． ； ｓ Ｋ ３５ 对于Ｃ 。 ５ ｏ。 放射源 ，