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[摘 要]本文简要分析了密度议的工作原理，并重点探讨了影响密度议检测精度的主要因素，为行业人员提供了有利的依据。
[关键词]密度仪；检测精度；影响
中图分类号：U416.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0184-01
1.密度仪的基本原理
密度仪由一个铅封的放射源和一个探测器组成，放射源被密封在铅盒内，前面有一个放射孔，由孔内发出一束射线穿透管线，在不使用的情况下放射孔有一个2cm厚的铅板，宁松固定螺钉转动铅板把放射孔密封，防止射线泄露。接收器探测头正对着放射孔，来准确测量透过管线的射线。
密度仪由放射源产生的穿过管道中的被测介质，其中一部分射线被介质散射和吸收，剩余部分射线透过管线被安装在管道另一边的探测器所接收，因为放射源的放射伽玛射线是定量的，接收多少射线就可以计算出管道和介质吸收多少射线，介质吸收了多少射线，与被测介质的密度呈指数吸收规律。运用这一规律来计算介质的密度，对应模拟量信号输出给PLC模拟块来自动计算水料配比。如图1.所示
图1.密度仪的工作原理仪表框图
KF-102微机工业密度仪在实验室实验时本产品使用良好，性能稳定精度高，密度测量精度可达：0.0005～0.08g/cm2。最高精度可达0.0005g/cm2（FK102系列说明书第五页）。但在工业使用中受到现场环境的制约，在生产过程中很难达到实验室精度，而在调试中会遇到一些问题，需加注意。
2.管道使用率对检测精度的影响
对于密度仪检测砂浆密度，由于被测液体密度与介质吸收射线成指数关系，测量砂浆密度受探测器接受到射线多少控制，如果浆液不能充满管道，也就是说砂浆泵不能满管打浆，探测器接收射线会比实际满管砂浆密度大得多，根据管道使用率的多少而决定实际误差。因此测量结果会很大程度影响测量精度，所以在测量过程中应保证浆液充满管道，提高砂浆的测量精度，保证生产线正常运行。确保自动配料系统正确配料，保证产品质量。
在调试过程中，因为密度波动很大无法进行自动化配料。在现场的情况来看只能一一排查，我把管道连接完毕，把砂浆直接打进计量称中，根据泵的泵载能力换算每秒泵出多少升砂浆，再把砂浆泵到计量称中，用秒表计算时间。记录下计量称中的砂浆重量，来换算管道的使用率；找出管道使用率和密度仪之间的变化。表1是同样密度下的砂浆在不同管道使用率时密度仪的参数变化：
经过反复调整实验，大量的参数表明，如果管道内没能充满浆液，则吸收射线的能力大大降低，穿透管道的射线增加，探测器接受的射线会大于真实射线，密度仪检测的密度值会远远大于实际值，配料系统根据这个检测密度配料，在水料比上偏差很大，过量的水加入到料浆中导致产品无法预养成型，严重影响产品质量，由表1可以看出当管道没有充满砂浆时对实际密度影响，所以为保证管道充满砂浆，在管道安装时最好安装在上升管道上，安装方式如图2.所示（箭头代表砂浆流动方向）：
图2.探测器、射源容器、安装架现场安装示意图
3.外界干扰对检测精度的影响
3.1 大电流产生磁场对检测精度的影响
在工业使用中，由于大型设备的运行，强大电流产生磁场干扰检测信号正常传输，时常会出现尖端脉冲，这时检测密度会忽高忽低跳动，形成不规则变化，这在很多工业使用中都很常见。在现场有八个22千瓦搅拌电机在密度仪周围，距离只有3m左右。电机运行时对密度检测干扰很大，尤其是在电机启动瞬间密度仪检测值变化幅度很大。为解决这一难题，在现场做大量实验，表2是在现场记录监测数据。
在这不仅要保证屏蔽正常接地，尽量减少磁场干扰，由于生产使用中不能减小电流，安装时考虑到干扰，远离磁场安装。
3.2 机械振动对检测精度的影响
在生产运行过程中，设备的运行会产生无法避免的机械振动，这些震动对其他机械设备而言干扰不大，但是对密度检测仪器的干扰却是致命的，单对密度仪操作面板而言使用方便，标定工作完成后，各工艺参数已存入外部E2PROM中，一般情况下标定参数不会丢失，只需启动电源开关仪表即可转入在线测量状态，但在工业生产中环境因素直接影响测量精度，设备运行过程中产生的剧烈震动对测量精度影响不容忽视。表3是操作面板受到剧烈震动时，待标定完毕后，随时间的变化测量值的变化：
表3所示：如果安装时操作面板受到震动干扰，在标定完毕后，测量密度会随着时间的增加而增加，在大约5h左右其密度变化不大，而是在一个固定值上下波动，大量的调试实验证明，在安装时操作面板应安装在距振动源较远的地方，避免设备运行的强烈震动，对仪表的干扰，保证测量精度。
4.现场标定时清水对密度测量精度的影响
密度仪在实验室做标定实验时，参照物清水密度要求很严谨，且密度要求是1000kg/m3，参考点密度精确对应检测物的密度才能精确，而在标定过程中，现场条件并不具备实验标准，受到现场条件的限制，当输入参照值清水密度参数1000kg/m3（水的精确度为0.1g），由于工业中清水密度达不到标定要求，实际密度会明显小于测量密度，导致测量不准确，根据大量实验证明得出表4数据。
因此在工业中由于水含杂质较大，不能满足实验室清水标准，根据我在现场反复调试经验，参照值清水密度参数为10100左右（可根据当地水质适当调整），在调试过程中设置应略大于纯水密度。参数越接近现场水的密度越精确，这个可以根据现场取得结果。
5.结语
综上所述，影响密度仪测量精度的因素有很多，从管道使用率、外界干扰、现场标定时清水对测量精度的影响分析，就能大大降低测量难度，提高工作效率。
[关键词]密度仪；检测精度；影响
中图分类号：U416.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0184-01
1.密度仪的基本原理
密度仪由一个铅封的放射源和一个探测器组成，放射源被密封在铅盒内，前面有一个放射孔，由孔内发出一束射线穿透管线，在不使用的情况下放射孔有一个2cm厚的铅板，宁松固定螺钉转动铅板把放射孔密封，防止射线泄露。接收器探测头正对着放射孔，来准确测量透过管线的射线。
密度仪由放射源产生的穿过管道中的被测介质，其中一部分射线被介质散射和吸收，剩余部分射线透过管线被安装在管道另一边的探测器所接收，因为放射源的放射伽玛射线是定量的，接收多少射线就可以计算出管道和介质吸收多少射线，介质吸收了多少射线，与被测介质的密度呈指数吸收规律。运用这一规律来计算介质的密度，对应模拟量信号输出给PLC模拟块来自动计算水料配比。如图1.所示
图1.密度仪的工作原理仪表框图
KF-102微机工业密度仪在实验室实验时本产品使用良好，性能稳定精度高，密度测量精度可达：0.0005～0.08g/cm2。最高精度可达0.0005g/cm2（FK102系列说明书第五页）。但在工业使用中受到现场环境的制约，在生产过程中很难达到实验室精度，而在调试中会遇到一些问题，需加注意。
2.管道使用率对检测精度的影响
对于密度仪检测砂浆密度，由于被测液体密度与介质吸收射线成指数关系，测量砂浆密度受探测器接受到射线多少控制，如果浆液不能充满管道，也就是说砂浆泵不能满管打浆，探测器接收射线会比实际满管砂浆密度大得多，根据管道使用率的多少而决定实际误差。因此测量结果会很大程度影响测量精度，所以在测量过程中应保证浆液充满管道，提高砂浆的测量精度，保证生产线正常运行。确保自动配料系统正确配料，保证产品质量。
在调试过程中，因为密度波动很大无法进行自动化配料。在现场的情况来看只能一一排查，我把管道连接完毕，把砂浆直接打进计量称中，根据泵的泵载能力换算每秒泵出多少升砂浆，再把砂浆泵到计量称中，用秒表计算时间。记录下计量称中的砂浆重量，来换算管道的使用率；找出管道使用率和密度仪之间的变化。表1是同样密度下的砂浆在不同管道使用率时密度仪的参数变化：
经过反复调整实验，大量的参数表明，如果管道内没能充满浆液，则吸收射线的能力大大降低，穿透管道的射线增加，探测器接受的射线会大于真实射线，密度仪检测的密度值会远远大于实际值，配料系统根据这个检测密度配料，在水料比上偏差很大，过量的水加入到料浆中导致产品无法预养成型，严重影响产品质量，由表1可以看出当管道没有充满砂浆时对实际密度影响，所以为保证管道充满砂浆，在管道安装时最好安装在上升管道上，安装方式如图2.所示（箭头代表砂浆流动方向）：
图2.探测器、射源容器、安装架现场安装示意图
3.外界干扰对检测精度的影响
3.1 大电流产生磁场对检测精度的影响
在工业使用中，由于大型设备的运行，强大电流产生磁场干扰检测信号正常传输，时常会出现尖端脉冲，这时检测密度会忽高忽低跳动，形成不规则变化，这在很多工业使用中都很常见。在现场有八个22千瓦搅拌电机在密度仪周围，距离只有3m左右。电机运行时对密度检测干扰很大，尤其是在电机启动瞬间密度仪检测值变化幅度很大。为解决这一难题，在现场做大量实验，表2是在现场记录监测数据。
在这不仅要保证屏蔽正常接地，尽量减少磁场干扰，由于生产使用中不能减小电流，安装时考虑到干扰，远离磁场安装。
3.2 机械振动对检测精度的影响
在生产运行过程中，设备的运行会产生无法避免的机械振动，这些震动对其他机械设备而言干扰不大，但是对密度检测仪器的干扰却是致命的，单对密度仪操作面板而言使用方便，标定工作完成后，各工艺参数已存入外部E2PROM中，一般情况下标定参数不会丢失，只需启动电源开关仪表即可转入在线测量状态，但在工业生产中环境因素直接影响测量精度，设备运行过程中产生的剧烈震动对测量精度影响不容忽视。表3是操作面板受到剧烈震动时，待标定完毕后，随时间的变化测量值的变化：
表3所示：如果安装时操作面板受到震动干扰，在标定完毕后，测量密度会随着时间的增加而增加，在大约5h左右其密度变化不大，而是在一个固定值上下波动，大量的调试实验证明，在安装时操作面板应安装在距振动源较远的地方，避免设备运行的强烈震动，对仪表的干扰，保证测量精度。
4.现场标定时清水对密度测量精度的影响
密度仪在实验室做标定实验时，参照物清水密度要求很严谨，且密度要求是1000kg/m3，参考点密度精确对应检测物的密度才能精确，而在标定过程中，现场条件并不具备实验标准，受到现场条件的限制，当输入参照值清水密度参数1000kg/m3（水的精确度为0.1g），由于工业中清水密度达不到标定要求，实际密度会明显小于测量密度，导致测量不准确，根据大量实验证明得出表4数据。
因此在工业中由于水含杂质较大，不能满足实验室清水标准，根据我在现场反复调试经验，参照值清水密度参数为10100左右（可根据当地水质适当调整），在调试过程中设置应略大于纯水密度。参数越接近现场水的密度越精确，这个可以根据现场取得结果。
5.结语
综上所述，影响密度仪测量精度的因素有很多，从管道使用率、外界干扰、现场标定时清水对测量精度的影响分析，就能大大降低测量难度，提高工作效率。