本文针对目前国内各大高校用于测量厚度、密度、料位的实验教学仪器设备陈旧笨重、电子学线路复杂、功能单一,且设备所选用的放射源活度大等缺点,提出了一种结构小巧、简单实用、成本低廉、测量功能多元化且采用活度为微居级放射源137Cs的优化设计方案。　　文中首先介绍国内外核测量仪器的发展状况,分析了本课题的特点和难度,阐述了老三计(核料位计、核厚度计、核密度计)的工作原理,接着通过对一定活度的放射源137Cs穿过不同厚度的不同被测材料后,落到探头上的粒子数及计数器得到的计数进行了一系列的理论估算,得出了选用活度为1～5μCi的放射源137Cs即可对适当厚度和密度的材料进行料位、厚度、密度测量的结论,为接下的实验提供了重要的理论基础,然后在实践中通过大量的实验数据再次验证了方案的可行性。文章最后给出了仪器的组成和结构尺寸设计方案,实现了一种采用低活度的放射源并且集测量物体密度、厚度、料位三种功能为一体的结构小巧的综合性实验教学仪器。